新的巨行星WASP-193b，天文学新进展，又一谜团的诞生

2024年一篇发表自Nature Astronomy 杂志的文章，为璀璨的星空添加了一颗明亮的星。

由列日大学EXOTIC实验室研究人员领导的一个国际小组与麻省理工学院和安达卢西亚天体物理研究所合作，刚刚发现了WASP-193b，这是一颗密度极低的巨行星，围绕一颗遥远的类太阳恒星运行。

这颗新行星距离地球1200光年，比木星大50%，但质量却小7倍，密度极低，堪比棉花糖。

"WASP-193b是迄今为止发现的第二颗密度最小的行星，仅次于体积更小的开普勒-51d，"，密度极低，这使它成为迄今为止发现的五千多颗系外行星中的一个真正的反常现象。辐照气态巨行星的标准模型无法再现这种极低的密度，即使是在无核结构这一不切实际的假设下也是如此。

这颗新行星最初是由 "广角行星搜索（WASP）"发现的。"广角行星搜索（WASP）"是一个由学术机构组成的国际合作项目，共同运行两个机器人天文台，一个在北半球，另一个在南半球。每个天文台都使用广角相机阵列来测量整个天空中成千上万颗恒星的亮度。

在 2006 年至 2008 年期间以及 2011 年至 2012 年期间采集的数据中，WASP-South 观测站检测到 WASP-193 号恒星的周期性凌日或光降。天文学家确定，这颗恒星亮度的周期性下降与每6.25天就有一颗行星从恒星前方经过是一致的。科学家们测量了这颗行星每次凌日所遮挡的光量，从而估算出了这颗行星的大小。

随后，研究小组利用位于智利阿塔卡马沙漠的 TRAPPIST-South 和 SPECULOOS-South 观测台（由 FNRS 研究主任、ULiège 天体物理学家 Michaël Gillon 负责）测量不同波长的行星信号，并验证了食星的行星性质。

最后，他们还利用同样位于智利（欧洲南方天文台）的 HARPS 和 CORALIE 光谱仪收集的光谱观测数据来测量该行星的质量。

令他们大吃一惊的是，累积的测量结果显示这颗行星的密度极低。根据他们的计算，这颗行星的质量和大小分别约为木星的 0.14 和 1.5。由此得出的密度约为每立方厘米 0.059 克。

相比之下，木星的密度约为每立方厘米 1.33 克；而地球的密度则高达每立方厘米 5.51 克。密度最接近这颗新的膨松行星的物质之一是棉花糖，其密度约为每立方厘米 0.05 克。

这颗行星如此之轻，以至于很难想到一种类似的固态材料。之所以说它接近棉花糖，是因为两者都是空气。这颗行星基本上是超级蓬松的。

研究人员怀疑，这颗新行星和银河系中其他大多数气态巨行星一样，主要由氢和氦构成。对于WASP-193b来说，这些气体很可能形成了一个巨大的膨胀大气层，比木星本身的大气层还要膨胀数万公里。行星究竟是如何膨胀到如此程度的，这是一个现有的行星形成理论都无法回答的问题。这当然需要大量的能量沉积到行星的内部深处，但这一机制的细节目前还不清楚。

如此密度之小的行星，在现代天文学理论中仍然属于一个异类，关于它的形成和进化路径，在现代天文学领域仍然属于空白。

WASP-193b是一个宇宙之谜。要解开这个谜，还需要更多的观测和理论工作，特别是利用 JWST 太空望远镜测量它的大气特性，并将它们与可能导致这种极端膨胀的不同理论机制相比较。