它们不可思议的蓬松让研究人员摸不着头脑。令人难以置信的是,毛茸茸的外星世界可能隐藏在厚厚的云层后面
每发现一颗新的外星行星,奇异世界和系统的天文目录就会膨胀起来。“热木星”比水星更靠近它们的主恒星。“双星”行星同时围绕两颗恒星运行。一个“超级地球”被覆盖在一层水里,水热得可以同时充当液体和气体。在迄今发现的数千颗行星中,大约有12颗行星因其巨大的体积而显得异常明亮。
“我们知道它们的密度很低,”科罗拉多大学博尔德分校(UniversityofColoradoBoulder)研究这些稀疏世界的研究生杰西卡·利比-罗伯茨(Jessicalibb-roberts)在一份新闻稿中说。“但当你想象一个木星大小的棉花糖球时,它的密度真的很低。”
系外行星的研究人员将这些轻重量称为“超级泡芙”,因为它们的平均密度极低——每立方厘米不到0.1克。这与棉花糖的密度非常相似,比巨大的气体行星木星的密度还要大十多倍。这种空气可能来自于膨胀的大气层,它比岩石行星或大多数气态巨行星的大气层延伸到更远的太空。然而,这种过剩的绒毛给行星形成理论带来了问题。年的一项提议表明,这样的行星诞生于远离太阳的冰封区域,在那里,较低的温度可能加速其超大大气的积聚,然后向内移动到目前观察到的候选行星所在。现在,即将发表在《天文学杂志》上的最新研究用哈勃望远镜的新观测结果来验证这一理论的一个预测——在形成过程中所积累的冰在今天的大气中应该仍然是水。但搜索结果却不尽人意,这迫使人们重新解读这个毛茸茸的世界。
“我们希望能找到水,但我们无法观察到任何分子的特征,”利比-罗伯茨说。“这绝对让我们手忙脚地想弄清楚这里到底发生了什么。”
研究人员将哈勃太空望远镜对准了恒星开普勒-51,系统中的三个超级喷流中的两个在它前面轮流经过,记录下由此产生的各种颜色的光线变暗。不同的分子——例如水以不同的方式阻挡光,所以如果一颗行星在特定波长下看起来更大或更小,天文学家可以推断出其大气中的分子成分。
然而,开普勒-51的超级膨胀双星在哈勃的每一次观测中都是一样的。这种单调可能表明只有极度干燥的氢和氦充满了这颗行星的大气,但这个结论将与这样的世界是如何形成的相冲突。相反,研究人员认为,厚厚的云层掩盖了行星。它们可以阻挡来自底层的更多样的光,这些可能包含了他们一直在寻找的水的踪迹,从而影响到哈勃。利比-罗伯茨将这片云层比作土星的卫星土卫六,土卫六完全被黄色的烟雾笼罩着。
如果超级泡芙真的像它们看起来那样像糖果,它们就不会永远蓬松。研究人员利用一个模型计算得出,开普勒世界的轨道离恒星如此之近,以至于它的能量必须每秒向太空吹出数十亿吨的绒毛。按照这个速度,其中一颗行星将在大约50亿年后自然成熟为一种更常见的系外行星,即“亚海王星”。另一种通常会保持轻盈,但会失去超级蓬松的状态。研究人员写道,开普勒-51系统可能代表了“青少年”时期的迷你海王星和超大的地球的快照。
另一方面,其他研究人员想知道,这类行星可能只是一个美梦。今年早些时候,年“膨胀球”形成理论背后的研究人员提出了一种可能性,即这些行星可能正在喷出尘埃云,使它们的表面尺寸膨胀。或者,当行星从它们的恒星前面经过时,哈勃和其他望远镜观察到的长时间的倾角可能来自类似土星的光环,这同样会夸大世界的真实大小。另一个研究小组在11月考虑了这一理论,发现它与这些神秘行星中的一些相匹配,但与其他行星不匹配。
为了更深入地探索这个毛茸茸的世界,研究人员正在等待即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜。发射后,目前计划在年,该仪器敏锐的眼睛应该能够在开普勒-51和类似的主星的暗淡中分辨出足够多的细节,从而区分外星环世界、尘埃流和超级吹气。