带环|超胀外行星还是带环巨行星？静待韦伯望远镜佳音！_海洋行星|科学|天文|韦伯|太阳

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众所周知，太阳系内的四颗巨型气态行星——木星，土星，天王星，海王星都有行星环。那这些密度极小，被称为超胀棉花糖的外星行星会有行星环吗？
【带环|超胀外行星还是带环巨行星？静待韦伯望远镜佳音！】

在一颗巨大的亮白、黄色的光球前有一个小椭圆，那是一颗有行星环的行星。
艺术构思：一颗有行星环的超胀外星行星从它星系的恒星面前经过。
图源：Robin Dienel/卡耐基科学
迄今为止，这些被叫做超胀行星或棉花糖行星是在行星探索过程中发现的最奇怪的外星行星。它们似乎有着极小的密度，甚至比太阳系内的土星还小，后者在很长一段时间内被吐槽说如果找得到一片够大的海洋装它，它轻到可以浮在上面。华盛顿卡内基研究所的研究员对于这些外星世界已经有了一个新思路。 2020年3月2号，他们宣称这些超胀行星可能并不像最开始想的那样是膨胀的。如果有别的解释呢？主研究员Anthony Piro 做了如下陈述：
我们在想，要是这些行星完全不像棉花糖一样蓬松呢？要是这些超胀行星看起来这么大完全是因为它们被行星环围着呢？
这篇联合同行审议的论文于2月28日在天文期刊发布。
超胀或棉花糖行星的特点在于与它们的巨大半径相对照的不那么大的质量。它们的密度很小。不久前，当它们首次被发现时，这些与太阳系内行星明显的差异，实在令人惊奇。

在图里有一颗类日恒星和其他的恒星，在它们旁边有三颗行星，一颗红色、一颗金色、一颗蓝色。
这三颗巨行星于2012年被发现并于2014年被定义为超胀天体，它们绕开普勒—51运行，本图是关于它们的艺术构思中的最好示例。它们离地球大概2600光年远。
图源：美航局/欧航局/L. Hustak/ J. Olmsted/ D. Player/ F. Summers (STScI)/ Hubblesite.
有趣的是，这些超胀行星，至少其中一些，它们可能更像土星或太阳系内的其他巨行星而不像我们的第一印象：棉花糖。众所周知，太阳系内的四颗巨型气态行星——木星，土星，天王星，海王星都有行星环。那这些密度极小的超胀行星会有行星环吗？

外星行星很难被发现，要在遥远恒星的亮光之下看到它们实在是太难了，它们旁边的行星环就更不用说了，难上加难！研究人员想知道，在遥远的外行星上的外星宇航员是否能看得到咱们太阳系和土星环呢。或是因距离太过遥远，他们会不会把土星误认为是超胀行星呢？根据加州理工的Shreyas Vissapragada的说法：我们在想，如果从另一个遥远的世界看着太阳系，你会不会把土星认成带环的行星，或者对外星宇航员来说它似乎就是颗膨胀行星？

黑色背景中被行星环围绕的阴影里的巨型天体。
卡西尼号于2017年2月3号观测的空中视角下的土星环。这些棉花糖外星行星会有相似的行星环吗？
图源：美航局/加州理工-喷气推进实验室/太空科学研究所/美航局科学
在对这个问题进行全盘考虑的时候，研究人员顾及到当一颗带环的巨型行星运行到它的恒星前时它会怎么出现，以及可能存在于超胀行星周围的行星环是何种物质。他们的结论是行星环可以解释部分超胀行星发现，但是大概率不能解释全部发现。根据Piro的话：这些行星的运行轨道很接近它们的主星，这意味着行星环很有可能是岩状而非冰状。但是岩状行星环的半径只能是那么大，除非这岩石疏松多孔，因此不是每颗超胀行星都符合这些限制条件。
研究人员发现了三颗有行星环的优秀的候选超胀行星：Kepler-87c, Kepler-177c and HIP 41378f.这三颗行星最近正由哈勃望远镜观测，它们正绕着离我们大概2600光年的类日恒星Kepler–51运行。它们差不多和木星一样大，但是只有其1%的质量。它们的大气层由轻气体氢氦组成，被一层厚重的甲烷气体覆盖。

站在树前笑的人
卡耐基科学研究所的Anthony Piro，这一新研究的带头人。
图源：卡耐基科学中心
这些行星似乎在快速变小，每秒向宇宙喷射数以亿吨计的物质，这证明棉花糖形态可能只是它们演化过程中短暂的一环。它们最终可能看起来更像迷你版的海王星。

测定这些行星是不是真的有行星环，就需要NASA的詹姆斯韦博空间望远镜这个后续设备了，它计划在2021年发射。如果计划实现，将有助于科学家们研究更多关于这一类世界形式以及它们与真正的超胀行星、其他巨型外行星和太阳系内巨行星之间的差异。

最终结论：一项新的研究表明棉花糖外星行星可能并不像我们的第一印象那样是膨胀的，相反，他们可能像土星那样，有行星环。
作者: Paul Scott Anderson
FY: CH
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