“超級泡芙”聽起來像一種新的早餐麥片。但這實(shí)際上是具有棉花糖密度的獨(dú)特而罕見的年輕系外行星的綽號。在我們的太陽系中沒有像它們這樣的東西。

來自美國國家航空航天局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的最新數(shù)據(jù)為開普勒51系統(tǒng)中的兩個(gè)超浮腫行星的化學(xué)性質(zhì)提供了第一個(gè)線索。這個(gè)系外行星系統(tǒng)實(shí)際上擁有三個(gè)超氣浮軌道，環(huán)繞一顆年輕的類似太陽的恒星運(yùn)行，是2012年由美國宇航局的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。但是直到2014年，這些行星的低密度才被確定。許多的。

哈勃望遠(yuǎn)鏡最近的觀測結(jié)果使一組天文學(xué)家可以對這些世界的質(zhì)量和大小進(jìn)行估算，從而獨(dú)立地證實(shí)了它們的“浮腫”性質(zhì)。盡管它們的質(zhì)量不超過地球質(zhì)量的幾倍，但它們的氫/氦氣卻是如此膨脹，幾乎相當(dāng)于木星的大小。換句話說，這些行星看起來可能像木星一樣大而笨重，但質(zhì)量卻輕了大約一百倍。

他們的大氣如何向外膨脹以及為什么向外膨脹尚不清楚，但是此功能使超級抽吸成為大氣研究的主要目標(biāo)。研究小組使用哈勃望遠(yuǎn)鏡尋找了稱為Kepler-51b和51d的行星大氣中的成分的證據(jù)，尤其是水。哈勃觀察行星經(jīng)過恒星前的過程，目的是觀察日落時(shí)的紅外色。天文學(xué)家推斷出大氣中紅外光吸收的光量。這種觀察使科學(xué)家可以尋找行星化學(xué)成分(例如水)的明顯跡象。

令哈勃團(tuán)隊(duì)驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)行星的光譜都沒有任何明顯的化學(xué)特征。他們將此結(jié)果歸因于大氣層中高濃度的粒子云?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校的杰西卡·利比·羅伯茨說：“這完全出乎我們的意料，我們計(jì)劃觀察大型吸水特征，但它們并不存在。我們被烏云籠罩了!”但是，與地球的水云不同，這些行星上的云可能由鹽晶體或光化學(xué)煙霧組成，就像土星最大的衛(wèi)星泰坦上發(fā)現(xiàn)的一樣。

這些云層為團(tuán)隊(duì)提供了洞察力，讓他們了解開普勒51b和51d如何與我們太陽系以外的其他低質(zhì)量，富氣體的行星堆疊在一起。當(dāng)將超級氣團(tuán)的平面光譜與其他行星的光譜進(jìn)行比較時(shí)，該團(tuán)隊(duì)能夠支持以下假設(shè)：云/霾形成與行星的溫度有關(guān)-行星越冷，則變得越陰云密布。

研究小組還探索了這些行星實(shí)際上根本不是超級抽吸的可能性。在引力的星球中創(chuàng)建自己的軌道周期的細(xì)微變化，并從這些時(shí)間效應(yīng)行星群眾可以得到。通過將行星從恒星前方通過的時(shí)間變化(稱為過境事件)與開普勒太空望遠(yuǎn)鏡觀測到的那些過境變化結(jié)合起來，研究小組更好地限制了行星質(zhì)量和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。他們的結(jié)果與先前對Kepler-51 b的測量結(jié)果一致。但是，他們發(fā)現(xiàn)開普勒51 d的質(zhì)量(或行星變得更浮腫)比以前想象的要輕一些。

最終，研究小組得出結(jié)論，這些行星的低密度部分是由于該系統(tǒng)的年輕年齡(僅5億年)，而與我們46億歲的太陽相比，其結(jié)果卻是如此。模型表明這些行星是在恒星“雪線”之外形成的，雪線是冰質(zhì)物質(zhì)可以生存的可能軌道的區(qū)域。然后，行星像一列有軌電車一樣向內(nèi)遷移。

現(xiàn)在，隨著行星更靠近恒星，它們的低密度大氣層將在未來數(shù)十億年內(nèi)蒸發(fā)進(jìn)入太空。利用行星演化模型，研究小組得以證明最接近恒星的開普勒51 b行星，有一天(十億年)看起來會(huì)像海王星的小而熱的版本，這是一種相當(dāng)合理的行星在銀河系中很常見但是，看起來距恒星更遠(yuǎn)的開普勒51 d仍將繼續(xù)是低密度的奇球，盡管它會(huì)收縮并損失少量大氣。科羅拉多大學(xué)博爾德分校的扎克·伯塔·湯普森說：“該系統(tǒng)為測試早期行星演化的理論提供了一個(gè)獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室。”

好消息是，確定這兩個(gè)行星的大氣成分并沒有全盤丟失。NASA即將推出的James Webb太空望遠(yuǎn)鏡具有對更長紅外光波長的敏感性，也許可以穿越云層。用這架望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的未來觀察可以提供有關(guān)這些棉花糖行星實(shí)際組成的見解。在那之前，這些行星仍然是一個(gè)甜蜜的謎。