这颗行星有多扁？天文学家测量了一颗亚海王星的扁率

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翻译：杨幸允

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://aasnova.org/2025/05/07/how-squished-is-that-planet-astronomers-measure-oblateness-of-a-sub-neptune/

韦布空间望远镜眼中的木星。因为它的自转速度很快，木星形状略扁。图片来源：美国国家航天局（NASA）、欧洲空间局（ESA）、加拿大宇航局（CSA）、空间望远镜研究所（STScI）、瓦伦西亚理工大学（UPV）的里卡多·韦索（Ricardo Hueso）、加州大学伯克利分校（UC Berkely）的伊姆克·德·佩特（Imke de Pater）和麦克·王（Michael H. Wong）、巴黎天文台（Observatory of Paris）的蒂埃里·富歇（Thierry Fouchet）、莱斯特大学的（University of Leicester）的利·弗莱彻（Leigh Fletcher）和空间望远镜研究所的约瑟夫·德帕斯奎尔（Joseph DePasquale）

现在，系外行星凌星观测的灵敏度足以探测到行星因自转而略微变扁的情况。研究人员利用针对这种观测的新程序，进一步研究了一颗寒冷、膨大的系外行星的自转周期。

（不要）假设一颗球形行星

虽然无数天文学作业都要求学生将行星看作球体，但不是所有行星都如此完美。气态行星的快速旋转会使它们“受到挤压”或呈扁球体。通过测量这种与理想球体的微小差距，天文学家们有可能揭示遥远的系外行星的自转速率和它的角动量，从而帮助我们弄清这些行星系统是如何形成的。

但是，测量这种微小的变化是很困难的。到目前为止，天文学家们只对少数几个行星的扁球形进行了测量。凌星行星只有在越过宿主星边缘时才会呈现出略微的扁平，这就需要高灵敏度、快速的观测——以及适合分析信号的软件。

“绿灯侠”（greenlantern）前进的方向

最近，芝加哥大学的埃伦·普赖斯（Ellen Price）与合作者们推出了一款为扁球体行星凌星时的光变曲线建模的新软件。这款命名为 “绿灯侠”（greenlantern）的软件并不是第一个或唯一一个解决扁球体行星凌日建模问题的程序。“绿灯侠”的优势在于它的高效；它将计算成本降到了最低，并且是向所有人公开的。

“绿灯侠”与只能为球形对称的行星建模的“蝙蝠侠”的效率对比。当数据量变大时，建模更复杂的“绿灯侠”与“蝙蝠侠”效率相当。

图片来源：普赖斯等人（2025）

在他们的论文介绍了建模的技术细节之后，普赖斯的团队介绍了他们的测试对象——亚海王星系外行星HIP 41378f。值得注意的是，HIP 41378f是它所在的恒星系统中已知的五颗行星中最外围的一颗；它的堆积密度极低，仅为0.09克/立方厘米；而且它围绕主星运行的轨道多达542天，漫长而寒冷。

普赖斯的研究团队用他们的代码拟合了开普勒太空望远镜（Kepler space telescope）关于HIP 41378f的数据，并确定了这颗行星的扁率，从而确定了它的自转速度。他们确定这颗行星的自转周期至少为15.3小时，比木星（10小时）或土星（10.5小时）都要慢。

在不同可能性之间轮转

HIP 41378f的扁率和轴倾角的联合概率分布。

图片来源：普赖斯等人（2025）.

除了自转速率之外，这项研究还表明，目前对 HIP 41378f 的观测结果符合多个轴倾角数值。这对HIP 41378f的形成过程意味着什么呢？考虑到这颗行星的质量——12个地球质量左右——可能有很多情况导致较大的轴倾角，其中包括恒星系统中行星之间的引力相互作用。但是，由于HIP 41378f的轨道与其他行星相距甚远，天文学家们目前还不清楚它为什么会如此倾斜；我们需要更多的数据来真正确定HIP 41378f的轴倾角。

最后，普赖斯团队结合HIP 41378f可能存在的星环系统解读了他们的研究结果。鉴于这颗行星的堆积密度极低，可能有一个星环系统夸大了这颗行星的视半径。在这种情况下测量的扁率将反映星环系统的影响，并不能用来推算行星的自转速率。

论文原文：

https://doi.org/10.3847/2041-8213/adb42b

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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银河系的俯视图

你有想象过从俯视角度观测的银河系长什么样吗？由于身处银河系内部，我们无法直接获取其全貌影像，但基于盖亚任务获取的超过10亿颗恒星定位数据，科学家得以最新绘制出银河系俯视结构图。

如图所示，银河系与多数螺旋星系类似，具有显著旋臂结构。太阳及夜空中可见的明亮恒星均位于猎户座旋臂内。此前关于银河系存在两条以上旋臂的推测，此次盖亚数据提供了新的佐证。此外，银河系中心区域存在明显的棒状核心结构。图中银河系中央盘面的色彩构成主要包含：暗色薄层星际尘埃、明亮蓝色恒星以及红色发射星云。尽管数据分析仍在持续进行，但为后续探测任务让出资源，盖亚卫星已于今年3月正式结束观测任务。

图片来源：欧洲空间局（ESA）、盖亚任务团队、数据处理与分析联盟（DPAC）、Stefan Payne-Wardenaar

明日图片：big space egg

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