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这些所谓的“超蓬松”行星可能是带有光环的系外行星

天文学家正在研究低密度神秘行星是否实际上是被误解的带环行星。

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一颗名为 J1407b 的系外行星从其母星前经过的艺术效果图。一些天文学家认为这颗行星可能拥有光环。图片来源:Ron Miller

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随着天文学家发现的太阳系外行星越来越多,他们不可避免地会遇到一些奇怪的行星。他们将一种奇特的系外行星称为“超蓬松”,因为它们的密度似乎远低于我们太阳系中的气态巨行星。但天文学家并不确定如此稀薄的行星是如何形成的。

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现在,一对天文学家正在探索“超蓬松”现象的另一种可能解释。如果这些系外行星拥有像土星一样的光环,这会不会导致对其大小和密度的估算出现偏差?

该团队发现,光环并不能解释所有已发现的“超蓬松”行星,但可能可以解释其中一部分。不久的将来可能会进行观测来验证这些行星是否真的拥有光环。研究人员最近在预印本网站 arXiv 上发布了他们的研究成果,该研究仍在同行评审中。

观测外星土星

加州理工学院的行星天文学家 Shreyas Vissapragada 在另一位天文学家向他提出这个问题后,开始思考“超蓬松”行星可能是带环行星的可能性。

“如果一个外星人使用开普勒太空望远镜观测土星,但却不知道它有光环,他们会把它的密度估算错多少?” Vissapragada 说他问自己。他进行了计算,发现他们可能将土星的密度计算为实际值的一半。

他与卡内基科学研究所的天文学家 Anthony Piro 合作,调查这对地球天文学家的观测可能意味着什么。

两人考虑了已知的“超蓬松”行星要成为带环行星,其环系统需要是什么样子。例如,大多数已知的“超蓬松”行星都离它们的恒星相当近,所以它们的光环必须是岩石质的,而不是冰质的。其中一些行星无法拥有足够宽的岩石环来影响密度估算,因为离行星太远的岩石物质会聚集形成卫星。而对于其他“超蓬松”行星来说,光环仍然可能是一个选择。

天文学家使用模拟,例如这个,模拟一个带环的系外行星从恒星前经过,以观察被带环行星或“裸”行星遮挡时恒星光线的变化方式。(图片来源:Anthony Piro 和 Shreyas Vissapragada)

Anthony Piro 和 Shreyas Vissapragada

带环系外行星的未来

要找出某个系外行星是否真的拥有光环,天文学家必须在其经过恒星前方时进行非常精确的观测。带环行星的蚀会以不同于无环行星的蚀方式使恒星变暗。这意味着,随着时间的推移,对恒星变暗的仔细测量就可以揭示一个拥有类似土星的光环系统的系外行星的存在。

不幸的是,目前对于大多数“超蓬松”行星从其恒星前方经过的观测还没有足够精确,无法进行此项测试。研究人员表示,不久的将来,例如天文学家希望使用 NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜进行的观测,可能会揭示带环的系外行星。

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