“棉花糖”系外行星或重新定義氣態巨行星的形成模式
據外媒報導,WASP-107b已是迄今為止發現的最奇怪的系外行星之一,其質量小得令人難以置信,其密度相當於棉花糖。經過進一步的觀察,天文學家發現它的密度比之前認為的還要低,這跟我們目前對氣態巨行星形成方式的理解相左。
WASP-107b於2017年被發現,位於室女座,距離我們地球212光年。它的軌道非常靠近它的主星,每5.7天繞一圈。它跟木星差不多大,但質量卻只有木星的十分之一,這使它成為了我們所知道的密度最小的星球之一。
在這項新的研究中,天文學家更仔細地檢查了WASP-107b,結果發現這顆系外行星比我們想像的還要奇怪。該團隊對其最有可能的內部結構進行了分析,發現這顆行星的固體核心的質量是地球的4倍或更少。
這聽起來可能很多,但相比之下,木星的核心質量是地球的25倍。該研究小組計算出WASP-107b的絕大部分質量–超過85%都存在於它的氣體大氣中,這比通常情況下要多得多。作為比較,海王星的大氣層只佔其質量的15%。
這聽起來可能只是一個數字遊戲,但它實際上有著一些相當重要的含義。我們目前擁有的關於氣體巨行星如何形成的模型表明,這些星球需要從一個至少是地球10倍質量的固體核心開始,這樣才能吸引年輕恆星周圍原行星盤上的氣體。
“我們對WASP-107b有著許多的疑問,”該研究的論文首席作者Caroline Piaulet說道,“這麼低密度的行星是怎麼形成的?它是如何防止其巨大的氣體層逸出的–尤其是考慮到這顆行星離它的恆星如此之近?這促使我們對其展開深入分析以確定其形成歷史。”
這一發現表明,氣態巨行星的形成比之前認為的要更容易,但該團隊對這一特殊現象的形成有著自己的一些假設。
“對於WASP-107b來說,最可能的情況是這顆行星在離恆星很遠的地方形成,在那裡圓盤中的氣體足夠冷,於是氣體的吸積可以非常迅速地發生,”該研究的一位作者Eve Lee指出,“這顆行星後來能遷移到目前的位置,要么是通過跟盤的相互作用要么通過跟系統中的其他行星的相互作用實現。”
該團隊可能已經找到了其他證據來支持這一觀點的後一部分。他們的觀測揭示了該星系中一顆之前未知的行星–現被命名為WASP-107c。這顆新來者比它的棉花糖兄弟要大得多,它的質量約為木星的三分之一,每3年繞其恆星一周。不過確鑿的證據可能存在於其高度偏心軌道上。
Piaulet表示:“WASP-107c在某些方面保存了它的系統中發生的事情。它的巨大反常暗示了它相當混亂的過去,行星之間的相互作用可能導致了重大的位移,就像WASP- 107b被懷疑的那樣。”
WASP-107系統無疑將成為未來觀測的對象,該研究團隊表示,即將於今年10月發射的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將有助於進一步解決這一問題。