通過利用亞利桑那州基特峰國家天文台的WIYN 3.5米望遠鏡，天文學家觀測到了一顆不尋常的木星狀行星，它圍繞著一顆冷紅矮星運行。這顆行星位於距地球約580光年的御夫座，被確認為TOI-3757 b，是迄今為止在紅矮星周圍探測到的密度最低的行星，估計其平均密度類似於棉花糖的密度。

紅矮星是主序恆星中最小和最暗的成員–這些恆星在其核心中以穩定的速度將氫氣轉化為氦氣。儘管它們跟我們的太陽這樣的恆星相比是“冷”的，但紅矮星可以非常活躍並爆發出強大的耀斑。這可能會剝去軌道上的行星的大氣層，從而使這個恆星系統成為一個似乎不適合形成這樣一個紗質行星的地方。

卡內基科學研究所地球和行星實驗室的研究員、發表在《天文學雜誌》上的一篇論文的第一作者Shubham Kanodia說道：“傳統上認為紅矮星周圍的巨行星很難形成。到目前為止，這只是通過多普勒測量的小樣本進行研究，這些測量通常是在離這些紅矮星更遠的地方發現巨行星。直到現在，我們還沒有足夠大的行星樣本，從而以強有力的方式找到近距離的氣體行星。”

圍繞著TOI-3757 b仍有未解之謎，其中最大的謎團是一顆氣態行星如何在紅矮星周圍形成，特別是這樣一顆低密度的行星。然而，Kanodia的團隊認為他們可能有一個解決這個謎團的辦法。

他們提出，TOI-3757 b的超低密度可能是由兩個因素造成的。第一個因素跟該行星的岩石核心有關。研究人員認為氣態巨行星開始時是巨大的岩石核心，其質量約為地球的10倍，在這一點上，它們迅速拉入大量的鄰近氣體並形成我們今天看到的氣態巨行星。TOI-3757b的恆星跟其他帶有氣態巨行星的M-矮星相比，重元素的豐度較低，而這可能導致岩心形成得更慢並推遲了氣體吸積的開始，因此影響了行星的整體密度。

第二個因素可能是這顆行星的軌道，它被初步認為是略帶橢圓的。有些時候，它比其他時候更接近它的恆星，並導致大量的過量加熱，進而可能引發行星的大氣膨脹。

NASA的凌日系外行星探測衛星(TESS)最初發現了這顆行星。Kanodia的團隊隨後使用地面儀器進行了後續觀測，包括NEID和NESSI及懷俄明州的Red Buttes天文台。

TESS測量了這顆行星TOI-3757 b在其恆星前的交叉點，這使得天文學家得以計算出這顆行星的直徑約為15萬公里或約只比木星的直徑略大。這顆行星僅用3.5天就完成了圍繞其宿主恆星的完整軌道，這比太陽系中最近的行星–水星–少了24倍，後者需要大約88天才能完成。

然後，天文學家們利用NEID和HPF來測量這顆恆星沿視線的表觀運動，也被稱為它的徑向速度。這些測量結果提供了該行星的質量，經計算，其質量約為木星的1/4或地球質量的約85倍。知道了它的大小和質量，Kanodia的團隊就可以計算出TOI-3757 b的平均密度為每立方厘米0.27克，這將使它的密度不到土星（太陽系中密度最低的行星）的一半，約是水的密度的四分之一（意味著如果把它放在一個裝滿水的巨大浴缸裡，它會漂浮起來），或密度類似於棉花糖。

賓夕法尼亞州立大學的博士後研究員、本文第二作者Jessica Libby-Roberts說道：“未來利用NASA新詹姆斯-韋伯太空望遠鏡對這顆行星的大氣層進行潛在的觀察可能有助於闡明其蓬鬆的本質。”

Kanodia說道：“發現更多這樣的巨行星系統–這些巨行星曾經被認為在紅矮星周圍極為罕見–是我們了解行星如何形成的目標的一部分。”

這一發現突出了NEID的重要性，它能確認NASA TESS任務目前發現的一些候選系外行星，從而為新詹姆斯-韋伯太空望遠鏡提供重要的目標以跟進並開始描述它們的大氣特徵。這將反過來告訴天文學家，這些行星是由什麼構成的、它們是如何形成的、對於潛在的可居住的岩石世界它們是否可能支持生命等等。