詹姆斯·韦伯太空望远镜终于可以解释神秘的“蓬松”行星

系外行星 WASP-107 b 是迄今为止发现的密度最小的行星之一。新詹姆斯·韦伯望远镜的观测可能会揭示这个神秘世界是如何变得如此“膨胀”的。

根据詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的最新观测结果，甲烷储量惊人地低，这或许可以解释附近恒星周围的行星如何变得异常浮肿。天文学家说，这一发现表明，行星大气层可以在不采用深奥的行星形成理论的情况下膨胀到惊人的程度。

亚利桑那州立大学的太阳系外行星学家迈克尔·莱恩 (Michael Line) 在一份声明中表示：“韦伯数据告诉我们，像 WASP-107 b 这样的行星不一定要以某种奇怪的方式形成，具有超小的核心和巨大的气体包层。” 。 “相反，我们可以采取更像海王星的东西，有很多岩石但没有那么多气体，只需调高温度，然后将其放大看看它的样子。”

WASP-107 b 于 2017 年由广角行星搜索 (WASP) 联盟发现，位于距地球约 200 光年的处女座，是迄今为止发现的 5,000 多颗系外行星中最轻的一颗。尽管 WASP-107 b 几乎与木星一样大，但其重量仅为这颗气态巨星质量的 12%，相当于 30 个地球的质量。就上下文而言，1 个木星质量大约等于 318 个地球质量。研究小组表示，这颗行星非常蓬松，其密度可以比作微波炉加热的棉花糖。 

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根据之前对 WASP-107 b 大小、质量和年龄的观察，天文学家怀疑这颗行星有一个小型岩石核心，周围包裹着丰富的氢气和氦气。然而，这种情况未能完全解释这个异常膨胀的球体，尽管它绕恒星运行的距离是水星和太阳之间距离的七分之一，但它没有从恒星获得足够的能量来解释它的棉花-就像密度一样。或者，如果行星的核心实际上拥有比预期更多的质量，科学家表示，随着行星随着时间的推移冷却，大气层会收缩，这意味着它会比观测到的要小。

现在，利用 JWST 的数据，结合哈勃太空望远镜之前的观测结果，两个独立的天文学家团队可能已经解决了这个难题。简而言之，他们发现地球大气中的甲烷含量是这个世界预期含量的千分之一。马里兰州约翰·霍普金斯大学 (JHU) 的戴维·辛 (David Sing) 领导了一项研究，由于甲烷在高温下不稳定，天文学家表示，其含量低得惊人，这证明来自地球深处的气体正在“与更高的较冷层剧烈混合”。声明中说，这两项新研究。 “尽管我们确实检测到了其他含碳分子，但我们检测到的却很少，这一事实告诉我们，地球内部的温度一定比我们想象的要高得多。”

研究人员表示，额外的热量可能来自于 WASP-107 b 每 5.7 天绕其恒星运行一次，其轨道并不是完美的圆形。 WASP-107 b 与恒星的距离始终在变化，恒星对 WASP-107 b 的恒定引力会拉伸和收缩行星的轮廓，从而使行星升温。在地球上，月球的类似作用力会引起高潮和低潮。

约翰霍普金斯大学研究生、两项新研究之一的合著者扎法尔·鲁斯塔姆库洛夫 (Zafar Rustamkulov) 在一篇论文中表示，这颗行星的炽热核心与恒星的潮汐加热相结合，也正在改变行星深处气体的化学成分。大学的声明。 “我们认为这种热量导致气体的化学性质发生变化，特别是破坏甲烷并产生大量的二氧化碳和一氧化碳。”

2020 年，包括 Sing 在内的一组天文学家在 WASP-107 b 的大气中检测到了氦气，这一发现标志着首次在系外行星上发现了这种气体。这种元素于 2018 年在世界上被初步发现，两年后才被证实存在，人们看到它以脆弱的云状延伸到太空深处。天文学家表示，由于这颗行星的大气层距离太远，来自 WASP-107 b 恒星的紫外线辐射正在慢慢剥夺世界上的空气——更具体地说，每十亿年大约剥夺大气质量的 0.1% 到 4%，从而形成彗星-像尾巴一样拖在球体后面。

由于这颗行星极其膨胀的性质，天文学家可以比木星这样的行星更深地观察它的大气层约 50 倍。例如，去年，《JWST》对 WASP-107 b 大气层的观测显示，该行星上下了沙雨。

周一（5 月 20 日）发表在《自然》杂志上的两项研究描述了这项研究。

最初发布于Space.com。