行星的密度与泡沫塑料一样低你敢信？

发布时间：2023-10-19 10:21:15 所属栏目：外闻来源：

导读：确定已知的行星大小及重量后，便能计算出其平均密度。若该行星含有的非主要成分较多，而其总质量则较少时，便可判断出该行星的密度非常之低，就像土星的例子那样，其密度甚至低于水。而在太阳系之外，一些系外行星由

确定已知的行星大小及重量后，便能计算出其平均密度。若该行星含有的非主要成分较多，而其总质量则较少时，便可判断出该行星的密度非常之低，就像土星的例子那样，其密度甚至低于水。而在太阳系之外，一些系外行星由于受恒星加热而膨胀，密度有可能进一步降低。那么，我们的行星的密度究竟是能够如此低到何种程度呢？

哈佛-史密松天体物理中心的Stephanie Yoshida等人组成的研究团队通过NASA的凌星系外行星巡天卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS)观测到了系外行星TOI-1420b的直径和质量，计算得出其平均密度仅为82kg/m^3，与低密度类型的发泡聚苯乙烯在一个水平。考虑到TOI-1420b古老的年龄，这个结果相当耐人寻味。

让我们把视野扩展到太阳系以外，科学家已经发现了多个密度比土星更低的行星。这些行星密度低的原因不仅是和木星土星一样是巨型气态行星，它们还是“热木星”。所谓“热木星”，是指公转轨道极为接近恒星，因受到恒星加热导致大气膨胀，直径扩大的行星，与同等质量的低温行星相比，它们的密度会更低。这类行星之中密度尤其低的则被称为“蓬松行星”。

Yoshida的研究团队对TESS观测数据得到的行星候选体“TOI-1420b”进行了研究。TOI-1420b是一颗围绕恒星“TOI-1420”公转的行星，从地球上看，该恒星位于“仙王座”方向，距离约660光年。在本次研究中，基于设置在位于穆查丘斯罗克天文台（西班牙属加那利群岛，拉帕尔马岛）的意大利国立伽利略望远镜上的视线速度分光器“HARPS-N”的观测数据，推算了TOI-1420b的质量，并结合基于TESS凌星法的直径推测值，推算出了TOI-1420b的密度。

结果表明，TOI-1420b的直径是地球的11.89±0.33倍，而质量只有25.1±3.8倍。换句话说，尽管TOI-1420b的大小与木星差不多，但质量却只有木星的8%左右。由此计算出的TOI-1420b的密度为82±15kg/cm^3，与低密度类型的泡沫塑料基本相同。

科学家推断，TOI-1420b之所以密度如此之低，是因为它近距离围绕恒星TOI-1420公转。TOI-1420b距离TOI-1420仅有1100万公里（约0.073天文单位），公转周期为6.96天，表面温度估计为680℃。科学家认为这种高温可以使TOI-1420b膨胀成蓬松行星。

目前，TOI-1420b是质量小于地球50倍的行星中直径最大的行星。不过，单纯比较密度的话，我们也曾找到过与TOI-1420b密度接近，甚至更低的蓬松行星。因此，TOI-1420b并不是密度最低的行星，但从行星科学的角度来看，它是比其他蓬松行星更有趣的观测对象之一。

首先，获得了大量对TOI-1420b的观测数据，与其他蓬松行星相比，它可以进行更详细的研究。例如，本次研究计算出气体成分占TOI-1420b总量的比例约为82%，并进一步推算出TOI-1420b的中心部位有一个质量为地球4倍左右的岩石核。这些基本数据是研究蓬松行星是如何形成的重要数据。

TOI-1420b到底是一颗持续流失大气超过100亿年的蓬松行星，还是因为公转轨道的变化等原因，直到最近才变成蓬松行星，目前尚无定论，但在研究蓬松行星是如何诞生的方面，TOI-1420b可能是一个标准的观测对象。此外，研究过程中观测到的大气外泄情况也可能应用于其他行星的大气科学。这些发现将有助于解释为什么toi-1420b的轨道与地球相似，以及它是如何形成的。

（编辑：驾考网）

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