宇宙大了,什麼星都有。
本文的主角是一顆名為WASP-107b的奇特行星,它是已知密度最小的行星之一,被天文學家稱為“超級泡芙”、“棉花糖”行星。一項新研究表明,WASP-107b刷新了我們對氣態巨行星形成的認知。
早在2017年,天文學家首次發現了WASP-107b。這是一顆氣態巨行星,位於室女座方向,距離地球約212光年,令人印象最深刻之處在於長得異常蓬鬆——體積與木星相當,質量卻只有木星的十分之一。
現在,蒙特利爾大學系外行星研究所的卡羅琳·皮亞萊特(Caroline Piaulet)帶隊對奇特的WASP-107b展開深入研究,得到一些有趣新發現。
皮亞萊特團隊首先通過分析凱克天文台的觀測數據,對WASP-107b質量再次作出評估,利用徑向速度法計算出WASP-107b質量約為地球質量30倍,即木星質量十分之一左右。
他們隨後進行一系列分析,試圖確定WASP-107b最可能的內部結構,得到一個驚人結論——在密度如此低的情況下,這顆行星固態內核的質量肯定不超過地球質量4倍。這意味著,WASP-107b超過85%的質量都存在於包裹在固態內核周圍的厚厚氣體層中。相比之下,質量與WASP-107b相近的海王星,氣體層質量僅佔總質量5%-15%。
更重要的是,WASP-107b固態內核質量小得出乎意料,刷新了我們對氣態巨行星形成的認知。
氣態巨行星形成的經典模型,是以我們熟知的木星和土星為基礎建立的。該模型認為,固態內核的質量至少要高達地球質量10倍,才能在原行星盤消散之前聚積大量氣體,形成氣態巨行星。如果沒有足夠大的固態內核,氣態巨行星是無法建立並存留氣態外層的。
可是WASP-107b又為何得以存在呢?它的固態內核質量可是要比理論下限小得多。一種猜想指出,這顆行星可能最初形成於離恆星較遠之處,這裡氣體溫度足夠低,可以被快速吸積,之後才遷移到現在的位置。至於為何發生遷移?可能是與原行星盤或其他行星發生相互作用的結果。
在凱克天文台的幫助下,皮亞萊特團隊在恆星WASP-107周圍發現了第二顆行星WASP-107c,其質量遠超WASP-107b,約為木星質量三分之一。另外,WASP-107c到恆星的距離比WASP-107b也大得多,前者公轉週期約三年,後者公轉週期則僅為5.7天。
有意思的是,WASP-107c軌道偏心率很高,是一個明顯的橢圓。這暗示著過去可能上演了一段動盪歷史,或許與上述猜想中WASP-107b的遷移有關。
除了形成歷史,關於WASP-107b還有不少謎團有待揭曉。比如,2018年哈勃太空望遠鏡發現這顆行星的大氣中甲烷含量非常低。
“這很奇怪,因為這類行星理應富含甲烷。我們現在正依據最新評估的質量,重新分析哈勃的觀測數據,看看結果如何,同時研究解釋甲烷缺失的可能機制。”皮亞萊特介紹道。