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0.038 克每立方厘米。这是一颗木星大小行星的密度。地球是 5.5,棉花糖大约

0.038 克每立方厘米。

这是一颗木星大小行星的密度。地球是 5.5,棉花糖大约 0.05。TOI-791 b 比棉花糖还蓬松,却拥有接近木星的个头。

天文学家管这类天体叫“超级蓬松行星”。它们不是岩石球,而是被厚厚气体包住的庞大气球。6 月 24 日,牛津大学主导的国际团队在《皇家天文学会月刊》发文,宣布在 1110 光年外的飞鱼座恒星 TOI-791 周围发现了两颗。

宿主恒星 TOI-791 是一颗 F7 型矮星,和太阳差不多种类。两颗行星分别命名为 TOI-791 b 和 TOI-791 c,个头都接近木星,质量却只有木星的几十分之一。b 的密度 0.038,c 的密度 0.047,双双跌破棉花糖的 0.05。这已经是已知巨行星密度的下限附近。

更难得的是,同一系统里存在两颗这样的行星。它们被认为诞生于同一团气体尘埃盘,如今还锁在一种罕见的引力关系里:5:3 平均运动共振。内圈行星绕恒星转 5 圈,外圈行星正好转 3 圈,像两支保持固定节拍的指针。这种同步让它们不断互相拉扯,每次从恒星面前经过的时间都会微微提前或延后。天文学家通过捕捉这些细微偏差,反推出了它们的质量。

发现的起点来自普通人的眼睛。2019 年和 2023 年,参与“行星猎手 TESS”公民科学项目的志愿者在 NASA 凌星系外行星巡天卫星(TESS)的数据里最先看出了信号。行星从恒星前方掠过时,恒星光度会轻微变暗,志愿者就是从这样的亮度起伏里把它们挑出来的。

但要算出密度,光知道大小不够,还得测质量。研究团队动用了全球多台望远镜,包括架设在南极康科迪亚站的 ASTEP(南极凌日系外行星搜寻望远镜)。这台望远镜由法国蔚蓝海岸大学/蔚蓝海岸天文台主导运行,利用南极冬季长达数月的极夜,可以不间断地盯着天空。TOI-791 b 和 c 的凌日每次都要持续 11 小时以上,普通台址一个晚上根本拍不完。南极的连续黑夜让地面望远镜完整录下了这些长凌日,创下地面完整观测的新纪录。

整个观测跨度 8 年。

这些数据拼出了一幅奇异图景。主流假说认为,两颗行星拥有巨大氢氦大气,大气质量占了总质量的很大一部分,它们最初在远离恒星的寒冷区域形成,那里气体能够快速冷却、聚集在固态内核周围,从而吹胀成今天的庞大气囊。至于为什么同一系统里会出现密度如此接近的两颗,它们又如何保住这层大气,目前还没有定论。

下一步,团队准备申请詹姆斯·韦布空间望远镜的观测时间。通过分析大气中的碳、氮、氧等元素,或许能判断这对超级蓬松行星到底是在原地长成,还是在别处形成后迁移至此。

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图一:示意图展示类太阳恒星 TOI-791 及 NASA TESS 空间望远镜在其轨道上发现的两颗巨行星 TOI-791 b 和 TOI-791 c,二者体积与木星相当,质量却极小,密度异常低,图源:NASA/Daniel Rutter图二:George Dransfield 博士及同事在 2021/2022 年夏季维护任务中与南极望远镜 ASTEP(南极凌星系外行星搜索项目)合影,图源:Karim Agabi/IPEV/PNRA图三:示意图展示南极协和站的 ASTEP 望远镜与多台地面望远镜协同观测 TOI-791 系统——该系统的两颗气态巨行星正相互发生引力作用,图源:University of Birmingham / Amanda Smith图四:TOI-791 系统系外行星与太阳系行星的尺寸对比,图源:NASA/Daniel Rutter图五:George Dransfield 博士 2021/2022 年南极夏季维护任务期间在 ASTEP 望远镜穹顶内留影,图源:George Dransfield/IPEV/PNRA图六:ASTEP 望远镜完成新支架更换后不久的外观,图源:Karim Agabi / OCA / IPEV / PNRA

信源:University of Oxford. "'Super-puff' planets less dense than cotton candy discovered by international team." Phys.org, edited by Sadie Harley, 24 June 2026