奇怪的系外行星 WASP-107b 核心出奇地小

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 22 日 8:45 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


WASP-107 是 K 型主序星,位於室女座約 212 光年遠。2017 年天文學家發現它的行星 WASP-107b,距離母恆星為只有水星軌道八分之一,公轉週期只有 5.7 天。最近蒙特利爾大學團隊使用夏威夷凱克天文台更準確評估質量,使用徑向速度法測量行星重力引起的恆星擺動,來確定行星的質量。結論是 WASP-107b 質量約木星十分之一,或地球的 30 倍,是已知密度最小的系外行星之一。

團隊分析並建立行星的內部結構,驚訝地發現:在如此低密度下,行星實心核心必須不超過地球質量 4 倍,意味著 85% 以上質量是岩心外的厚層氣體。相比之下,海王星質量與 WASP-107b 相近,但氣體層僅佔總質量 5%~15%。天文學家對 WASP-107b 充滿許多疑問:如此低密度的行星如何形成?巨大的氣體層為何不會逸散,特別是這顆行星離母恆星這麼近?

理論認為,行星在年輕恆星周圍的原行星盤內形成,氣體巨行星如木星和土星,需要比地球大 10 倍以上的固體核心,才能在塵埃和氣體消散前積聚大量氣體。但要如何解釋 WASP-107b 的存在,核心質量卻比木星和土星小多了?

天文學家認為 WASP-107b 最可能的情況是行星遠離恆星形成,氣體夠冷,以至於可非常迅速積聚氣體,之後透過與行星盤或其他行星相互作用,行星漸漸移到目前位置。

除 WASP-107b 外,研究小組還發現第二顆名為 WASP-107c 的行星,質量為木星 0.36 倍,以較高橢圓率軌道週期 3 年繞恆星運行。天文學家表示 WASP-107c 高離心率暗示相當混亂的形成歷史,行星間的相互作用可能導致大遷移。

除了形成歷史,WASP-107b 還有許多謎團。哈伯太空望遠鏡 2018 年發現它的甲烷極少。研究人員認為非常奇怪,因為這種類型行星的甲烷應該很豐富,因此打算用測量的行星質量與模型,研究哪些機制能解釋甲烷的破壞。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA / ESA / Hubble / M. Kornmesser)