「糖果棉花」般的系外行星 WASP-107b 為何如此蓬鬆?

位於室女座、距離地球約212光年的超海王星系外行星 WASP-107b 以其極低的密度和蓬鬆的外觀讓科學家感到困惑。這顆於2017年發現的遙遠行星,由於其輕盈的特性,被稱為「糖果棉花」行星。近期使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和哈勃太空望遠鏡的數據進行的研究,揭開了 WASP-107b 為何如此膨脹的謎團。

WASP-107b 環繞其母恆星 WASP-107 的軌道比地球環繞太陽的軌道要近得多,僅需5.7天便能完成一次完整的軌道運行。儘管靠近恆星,這顆行星的大氣層溫度驚人地涼爽,約為500攝氏度。這個溫度雖然對地球而言非常高,但與其他已知的系外行星相比,卻相對溫和。

WASP-107b 蓬鬆外觀的秘密在於其核心和大氣層的組成。科學家最初認為這顆行星擁有一個非常小的岩石核心,周圍包裹著大量的氫和氦。然而,這引發了關於這樣一個小核心如何能夠吸引如此多氣體而不變成像木星一樣巨大的行星的疑問。

然而,來自亞利桑那州立大學的 Dr. Luis Welbanks 和他的團隊最近的研究揭示,WASP-107b 實際上擁有比之前估計大得多的核心。這顆行星的內部熱量,可能由於其稍微橢圓形的軌道產生的潮汐加熱,對保持大氣層膨脹起著關鍵作用。

WASP-107b 另一個令人著迷的特點是其化學成分。使用「透射光譜法」(一種通過分析穿過系外行星大氣層的恆星光來識別氣體的方法),研究人員發現這顆行星中甲烷的稀少程度出乎意料。這表明,來自深層的熱氣體與較冷的上層大氣混合,使甲烷水平保持在較低水平。行星的內部熱量比最初想像的要高,這可能導致了這種劇烈的混合。

來自約翰霍普金斯大學的 Dr. David Sing 共同撰寫了另一篇關於 WASP-107b 的研究,他強調了這些發現的重要性。儘管缺乏甲烷,但其他含碳分子的存在表明,行星的內部比預期的要熱得多。這種內部熱量由行星距離恆星變化時的潮汐力產生,有助於保持其膨脹狀態。

韋伯和哈勃望遠鏡的新數據使科學家能夠更準確地估算 WASP-107b 核心的大小。該核心至少比最初估計的質量大兩倍,這更符合當前的行星形成模型。

總結來說,WASP-107b 的蓬鬆外觀並不像最初看上去那麼神秘。行星的大核心和顯著的內部熱量解釋了其低密度和蓬鬆特性。這些發現不僅解開了 WASP-107b 的謎團,還提供了其他低密度系外行星形成和演化的見解。這顆「糖果棉花」行星展示了宇宙的多樣性和驚人之處。這些發現刊登在最新一期的《自然》。

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首圖來源:NASA / ESA / CSA / Ralf Crawford, STScI. cc By4.0

參考論文:
1.A high internal heat flux and large core in a warm neptune exoplanet All Nature

延伸閱讀:

1.科學家發現像「棉花糖」一樣輕盈的巨大行星