发现围绕红矮星运行的“棉花糖”世界TOI

发现围绕红矮星运行的“棉花糖”世界TOI-3757 b
（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：天文学家发现了一个离地球580光年的奇怪的“棉花糖”世界。这颗围绕着一颗红矮星运行的发现行星，被认为是围绕我们所探测到的密度最低的气态巨行星。天文学家使用基特峰国家天文台的红矮WIYN 3.5米望远镜观察了这颗不寻常的行星，在上面NOIRLab分享的星运行艺术家的印象中可以看到它。
在他们的世界观测中，天文学家注意到，棉花糖这个“棉花糖”世界，发现正如许多人所认为的围绕那样，似乎比我们之前探测到的红矮任何其他气态巨行星的密度都要低得多。此外，星运行它与它所环绕的世界红矮星的距离很近，这引起了关于该行星形成的棉花糖更多问题。
卡内基科学研究所地球和行星实验室的发现研究员Shubham Kanodia在NOIRLab共享的新闻稿中说：“传统上认为红矮星周围的巨行星很难形成。天文学家已经开始称这是围绕一个‘棉花糖’世界，原因是这个气态巨行星具有与棉花糖相似的密度。”
但是，这个气气态巨行星究竟是如何变成如此低的密度的，这让科学家们感到困惑。然而，他们已经为这个“棉花糖”世界的密度提出了至少一个可能的原因。而这个理由可能与该行星的岩石核心有关。据信，气态巨行星开始时是巨大的岩石核心，质量是地球的10倍。
从那里，它们迅速拉入大量邻近的气体，形成我们今天所知道的“巨无霸”。其他的气态巨行星，如木星，甚至可能因吞噬其他行星而长到如此大。这颗被称为TOI-3757 b的行星有可能在其核心内有较低的重元素丰度，因此岩质核心形成得更慢，推迟了气体吸积的开始。
未来对这个“棉花糖”世界的观察（也许用詹姆斯-韦伯太空望远镜）可以告诉我们更多关于它的大气和密度的信息。研究人员在《天文学杂志》上发表了一篇关于该行星的论文。
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（神秘的地球uux.cn）据cnBeta：通过利用亚利桑那州基特峰国家天文台的WIYN 3.5米望远镜，天文学家观测到了一颗不寻常的木星状行星，它围绕着一颗冷红矮星运行。这颗行星位于距地球约580光年的御夫座，被确认为TOI-3757 b，是迄今为止在红矮星周围探测到的密度最低的行星，估计其平均密度类似于棉花糖的密度。
红矮星是主序恒星中最小和最暗的成员--这些恒星在其核心中以稳定的速度将氢气转化为氦气。尽管它们跟我们的太阳这样的恒星相比是“冷”的，但红矮星可以非常活跃并爆发出强大的耀斑。这可能会剥去轨道上的行星的大气层，从而使这个恒星系统成为一个似乎不适合形成这样一个纱质行星的地方。
卡内基科学研究所地球和行星实验室的研究员、发表在《天文学杂志》上的一篇论文的第一作者Shubham Kanodia说道：“传统上认为红矮星周围的巨行星很难形成。到目前为止，这只是通过多普勒测量的小样本进行研究，这些测量通常是在离这些红矮星更远的地方发现巨行星。直到现在，我们还没有足够大的行星样本，从而以强有力的方式找到近距离的气体行星。”
围绕着TOI-3757 b仍有未解之谜，其中最大的谜团是一颗气态行星如何在红矮星周围形成，特别是这样一颗低密度的行星。然而，Kanodia的团队认为他们可能有一个解决这个谜团的办法。
他们提出，TOI-3757 b的超低密度可能是由两个因素造成的。第一个因素跟该行星的岩石核心有关。研究人员认为气态巨行星开始时是巨大的岩石核心，其质量约为地球的10倍，在这一点上，它们迅速拉入大量的邻近气体并形成我们今天看到的气态巨行星。TOI-3757b的恒星跟其他带有气态巨行星的M-矮星相比，重元素的丰度较低，而这可能导致岩心形成得更慢并推迟了气体吸积的开始，因此影响了行星的整体密度。
第二个因素可能是这颗行星的轨道，它被初步认为是略带椭圆的。有些时候，它比其他时候更接近它的恒星，并导致大量的过量加热，进而可能引发行星的大气膨胀。
NASA的凌日系外行星探测卫星(TESS)最初发现了这颗行星。Kanodia的团队随后使用地面仪器进行了后续观测，包括NEID和NESSI及怀俄明州的Red Buttes天文台。
TESS测量了这颗行星TOI-3757 b在其恒星前的交叉点，这使得天文学家得以计算出这颗行星的直径约为15万公里或约只比木星的直径略大。这颗行星仅用3.5天就完成了围绕其宿主恒星的完整轨道，这比太阳系中最近的行星--水星--少了24倍，后者需要大约88天才能完成。
然后，天文学家们利用NEID和HPF来测量这颗恒星沿视线的表观运动，也被称为它的径向速度。这些测量结果提供了该行星的质量，经计算，其质量约为木星的1/4或地球质量的约85倍。知道了它的大小和质量，Kanodia的团队就可以计算出TOI-3757 b的平均密度为每立方厘米0.27克，这将使它的密度不到土星（太阳系中密度最低的行星）的一半，约是水的密度的四分之一（意味着如果把它放在一个装满水的巨大浴缸里，它会漂浮起来），或密度类似于棉花糖。
宾夕法尼亚州立大学的博士后研究员、本文第二作者Jessica Libby-Roberts说道：“未来利用NASA新詹姆斯-韦伯太空望远镜对这颗行星的大气层进行潜在的观察可能有助于阐明其蓬松的本质。”
Kanodia说道：“发现更多这样的巨行星系统--这些巨行星曾经被认为在红矮星周围极为罕见--是我们了解行星如何形成的目标的一部分。”
这一发现突出了NEID的重要性，它能确认NASA TESS任务目前发现的一些候选系外行星，从而为新詹姆斯-韦伯太空望远镜提供重要的目标以跟进并开始描述它们的大气特征。这将反过来告诉天文学家，这些行星是由什么构成的、它们是如何形成的、对于潜在的可居住的岩石世界它们是否可能支持生命等等。