低密度的 “棉花糖行星” 持续是 天文学家们面临的宇宙谜团。系外行星 WASP-193b 的体积比 气态巨行星木星 大 50%，但密度却只有木星的七分之一。根据 5 月 14 日发表在《自然天文学》杂志上的一项 研究，这种极低的密度堪比轻盈蓬松的棉花糖。
“WASP-193b 是迄今为止发现的密度第二低的行星，仅次于小得多的 Kepler-51d，”该研究的合著者、比利时列日大学的博士后研究员 Khalid Barkaoui 在一份 声明 中说。
该团队表示，WASP-193b 极低的密度使其在科学家已发现的 5000 多颗 系外行星 中成为一个主要的异常值。
“它极低的密度使其成为迄今为止发现的五千多颗系外行星中的一个真正的异常值，”Barkaoui 说。“即使在假设行星没有核心这种不现实的情况下，标准辐射型气态巨行星模型也无法解释这种极低的密度。”
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WASP-193b 距离地球约 1200 光年。它最初于 2009 年被 宽场行星搜寻项目 (WASP) 发现。这个由学术机构组成的国际合作项目运营着一个北半球和一个南半球的机器人天文台。每个天文台都使用多台广角相机测量天空中数千颗独立恒星的亮度。WASP-South 天文台在恒星 WASP-193 上探测到了 周期性的光线变暗——称为凌星。这种周期性的亮度变暗与行星每 6.25 天从恒星前方经过的情况一致。天文学家随后测量了行星每次凌星时阻挡的光量，从而估算出行星的大小。
在这项 研究 中，该团队利用智利 TRAPPIST-South 和 SPECULOOS-South 天文台的观测数据，测量了 WASP-193b 在不同波长下的信号，以确保它是一颗行星。他们还使用了 HARPS 和 CORALIE 光谱仪收集的数据来测量行星的质量。
所有这些测量结果都令人惊讶地得出结论：WASP-193b 的密度非常低。它的质量和大小分别约为木星的 0.14 倍和 1.5 倍。这意味着它的密度约为每立方厘米 0.059 克。相比之下，棉花糖的密度约为每立方厘米 0.05 克，而地球的密度为每立方厘米 5.51 克。
“这颗行星太轻了，以至于很难想到一个类似的固态物质，”该研究的合著者、麻省理工学院行星科学家 Julien de Wit 在一份 声明 中说。“它接近棉花糖的原因是两者基本上都是空气。这颗行星基本上是超级蓬松的。”
该团队认为 WASP-193b 主要由 氢 和 氦 组成。这些气体可能形成了一个巨大的膨胀大气层，比 木星自身混乱的大气层 还要远数万英里。目前尚不清楚一颗行星如何能膨胀得如此之大，因为要达到这种膨胀程度需要向行星内部注入大量的能量。
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“我们不知道如何将这颗行星纳入我们目前所有的形成理论中，因为它偏离了所有理论，”该研究的合著者、西班牙安达卢西亚天体物理研究所的天文学家 Francisco Pozuelos 在一份 声明 中说。“我们无法解释这颗行星是如何形成的。更仔细地研究它的 G 大气层将有助于我们确定这颗行星的演化路径。”
在未来的工作中，该团队希望 詹姆斯·韦伯空间望远镜 (JWST) 的测量结果将有助于揭示这种充气城堡般膨胀机制的原理。
