近日,一个国际天文学家联合团队在《皇家天文学会月刊》刊发重磅研究成果,宣布在距离地球大约1110光年的南天“飞鱼座”深处,圈定了两颗密度极低的“超级蓬松”巨型系外行星。这两颗异类星球的平均密度甚至比我们平时吃的棉花糖还要稀薄,为科学家探究罕见天体的孕育与演化过程撕开了一条极具价值的新缝隙。


这对被命名为 TOI-791 b 和 TOI-791 c 的系外行星,正围绕着一颗 F7 型矮星公转。虽然它们的个头与太阳系中的木星不相上下,但内部质量却轻得离谱,从而展现出罕见的极低密度特性。精细测算表明,TOI-791 b 的密度低至每立方厘米0.038克,TOI-791 c 也仅有每立方厘米0.047克。要知道,木星的平均密度高达每立方厘米1.33克,足足是它们的28到35倍;而寻常棉花糖的密度也有每立方厘米0.05克左右,意味着这两颗星球比棉花糖还要软绵绵,更无法与每立方厘米5.5克的致密地球相提并论。

研究指出,这对“行星亲兄弟”诞生于环绕同一颗年轻恒星的气体尘埃盘,可以说是货真价实的同胞姐妹。它们之间还形成了稀有的 5:3 平均运动轨道共振——内侧行星每跑满5圈,外侧行星几乎恰好转完3圈。在漫长的公转轨道上,两者通过引力拉扯产生周期性互动,进而在恒星光度变化中勾勒出微弱却可捕捉的凌星时间偏差。目前已知拥有多颗“膨胀行星”的系统全宇宙仅有4个,该系统独特的引力格局让它成为了洞察这类极端天体发育过程的绝佳天然实验室。

值得关注的是,这两颗异类星球最初分别在2019年和2023年被全民科学项目“行星猎人 TESS”的志愿者从 NASA 凌日系外行星巡天卫星的数据洪流中挖出。为了啃下其精确质量与体型这块硬骨头,由牛津大学物理系学者乔治·德兰斯菲尔德领衔的跨国科研团队,联手蔚蓝海岸大学、伯明翰大学等多家学术机构,调集全球多座观测台展开了长达八年之久的跨国拉网式追踪。

在这场持续多年的太空追光战中,驻扎在南极洲康科迪亚站的法意联合南极系外行星搜寻望远镜(ASTEP)立下了汗马功劳。借助南极极夜长达数月的无缝夜空优势,该望远镜成功捕获到了单次耗时超11小时的超级凌星全过程,一举刷新了地面观测站记录到的最长连续凌星史册。多方数据交叉比对,最终彻底拍板证实了这两颗星球匪夷所思的“弥散蓬松”构造。

对于这类超级蓬松行星究竟是怎样堆叠出来的,科学界至今尚未拍板定论。眼下主流的理论推测,它们可能被厚重无比、富含氢气和氦气的庞大气体外衣所包裹,这层巨大气垫占去了天体总体积的大头,从而在视觉上把行星撑得极其膨胀。它们大概率诞生于原行星盘远离恒星的严寒边缘,在极低温环境下迅速包裹住固态核并狂吸气体。后续,科研团队准备安排詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)对该系统进行精准太空会诊,深度剖析其大气组分中是否藏有碳、氮、氧等元素,以期彻底解开其身世与演化之谜。