奇怪的系外行星WASP-107b核心出奇地小

WASP -107是K型主序星,位于室女座约212光年远。2017年天文学家发现它的行星WASP-107b,距离母恒星为只有水星轨道八分之一,公转周期只有5.7天。最近蒙特利尔大学团队使用夏威夷凯克天文台更准确评估质量,使用径向速度法测量行星重力引起的恒星摆动,来确定行星的质量。结论是WASP-107b质量约木星十分之一,或地球的30倍,是已知密度最小的系外行星之一。

团队分析并创建行星的内部结构,惊讶地发现:在如此低密度下,行星实心核心必须不超过地球质量4倍,意味着85%以上质量是岩心外的厚层气体。相比之下,海王星质量与WASP-107b相近,但气体层仅占总质量5%~15%。天文学家对WASP-107b充满许多疑问:如此低密度的行星如何形成?巨大的气体层为何不会逸散,特别是这颗行星离母恒星这么近?

理论认为,行星在年轻恒星周围的原行星盘内形成,气体巨行星如木星和土星,需要比地球大10倍以上的固体核心,才能在尘埃和气体消散前积聚大量气体。但要如何解释WASP-107b的存在,核心质量却比木星和土星小多了?

天文学家认为WASP-107b最可能的情况是行星远离恒星形成,气体够冷,甚至于可非常迅速积聚气体,之后通过与行星盘或其他行星相互作用,行星渐渐移到目前位置。

除WASP-107b外,研究小组还发现第二颗名为WASP-107c的行星,质量为木星0.36倍,以较高椭圆率轨道周期3年绕恒星运行。天文学家表示WASP-107c高离心率暗示相当混乱的形成历史,行星间的相互作用可能导致大迁移。

除了形成历史,WASP-107b还有许多谜团。哈勃太空望远镜2018年发现它的甲烷极少。研究人员认为非常奇怪,因为这种类型行星的甲烷应该很丰富,因此打算用测量的行星质量与模型,研究哪些机制能解释甲烷的破坏。