如果你伸手抓一团棉花糖,手心会感觉到蓬松的甜气——但你能想象一颗跟木星差不多大的行星,浑身密度居然比棉花糖还低吗?天文学家最近就确认了这样一对“超级蓬松”行星,它们的物质稀疏程度,甚至在嘴里融化的糖丝面前都要甘拜下风。
这个听起来不太真实的故事,是从一群普通人的电脑屏幕前开始的。大概四年前,一位参与“行星猎人TESS”项目的公民科学家,在NASA凌日系外行星巡天卫星传回的海量数据中,注意到恒星TOI-791的光变曲线出现了极轻微的周期性凹陷。那种凹陷表示,有东西正在重复地从恒星面前经过,遮住了一点光亮。很快,类似的光变特征被另一位志愿者标记出来——围绕同一颗恒星,似乎还有另一颗候选行星。相隔大约四年的时间,两颗疑似行星先后被志愿者从数据噪声里捞了出来。
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于是,全球各地的天文学家被召集起来,花了整整八年时间,用尽可能多的眼睛对准这颗距离地球约1110光年的南方星座飞鱼座。参与这场联合研究的设备名单里,甚至包括了南极洲康科迪亚站上那台专门用于搜寻系外行星的望远镜,在极夜的稳定大气里,它能捕获到极微弱的光变信号。最终,这支国际团队确认了两颗货真价实的行星:TOI-791 b和TOI-791 c,并以“超级蓬松行星”的名号将它们正式登记入册,论文发表在了《皇家天文学会月刊》上。
牛津大学天体物理学家、研究共同作者乔治·德兰斯菲尔德在一份声明中说:“已知的这类超级蓬松行星屈指可数,而在同一个系统里找到两颗,就更加罕见了。它们极低的密度,为理解行星系统的形成和演化提供了迷人的目标。”这番话一点儿也不夸张。研究人员通过分析两颗行星每一次从恒星前方经过时遮挡星光的程度,推算出它们的大小、质量等一系列属性,得出的密度数字几乎让人怀疑是否算错了单位。
把数字摆出来,感受会更直接。TOI-791 b的密度是每立方英寸0.022盎司,TOI-791 c则是每立方英寸0.027盎司。这是什么概念?我们赖以站立的地球,平均密度大约为每立方英寸3.18盎司,换算成更熟悉的单位,大概是5.5克每立方厘米,捏在手里沉甸甸的。太阳系里个头最大的木星,虽然是个气态巨行星,密度也还有每立方英寸0.76盎司,约1.33克每立方厘米,和我们平常见到的水差不多。而游乐场里那台棉花糖机吐出的糖丝,被层层缠绕成云团状后,密度大约是每立方英寸0.29盎司,约合0.50克每立方厘米,这已经是我们脑海中“轻飘飘”的极致了。可TOI-791 b和TOI-791 c呢?它们的密度换算下来只有大约0.038和0.047克每立方厘米,比棉花糖本身还要轻上一个数量级,放进一个足够大的浴缸里,会毫不犹豫地浮在水面上,甚至可能被水流轻易推开。
这两颗行星的个头都和木星相仿,然而它们身体里所包含的物质,却几乎像是被泡发过一般。如果把地球想象成一颗铅球,木星变成一颗湿木头球,那这对行星大概就是两团被小心拢在一起的奶油。研究人员指出,这样极度蓬松的天体极为稀少,除了此次发现,此前全天空也仅仅在另外四个系统中确认过超级蓬松行星的身影。而TO
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