行星的密度可以有多低——神奇的棉花糖星球

你能想象棉花糖一样毛茸茸的星球吗有人可能会说，如果气态行星大部分是气体，应该也差不多吧

在上一期的《登陆木星》中，我们也说过气态行星是指我们很难明确界定行星表面在哪里，而不是说行星大部分是气态的对于木星来说，在几千公里的云层下，它已经开始变成气液混合物，然后就是液态金属氢和固态内核所以气体行星的平均密度没有地球这样的岩石行星大，但也没有想象中的棉花大

木星的内部结构

比如木星的平均密度是1.326克/厘米，即使是太阳系中密度最低的土星也有0.687克/厘米是的，理论上，土星如果扔进水里是可以漂浮的但是今天的星球，平均密度只有0.27 g/cm，真的像一个巨大的棉花糖

2022年8月，发表在《天文学杂志》上的一篇文章称:通过TESS望远镜和地面辅助观测，天文学家在距离我们590光年的一颗恒星附近发现了一颗非常特殊的类木行星。

这颗行星被标记为TOI—3757 b从数字B可以看出，它是在恒星TOI—3757周围发现的第一颗行星

TOI—3757是一颗比太阳略小的橙色矮星它已经小到接近一颗红矮星的大小而这颗行星也是迄今为止我们在红矮星附近发现的最小的系外行星

通常人们认为在红矮星这样的恒星附近很难形成比较大的气态行星红矮星虽然比较小，表面温度也不高，但是寿命非常长如今宇宙中的那些红矮星，就像处于叛逆期的少年他们很活跃，总是有耀斑什么的所以如果离它远一点没事，如果你天天在它面前转悠，它必然会受到影响久而久之，上面的大气层就会被吹得差不多了，所以不可能形成特别巨大的行星

但这颗TOI—3757 b与木星大小相同，质量却只有后者的1/4。

而它的母星，作为一颗橘色矮星，无论是质量还是半径，都至少相当于0.6个太阳加上这颗行星，它距离恒星不到0.04个天文单位，大约只有水星到太阳距离的1/10，几乎属于面对面飞行那么为什么在这么近的距离上它会有这么多的大气呢

首先，研究人员认为:会不会是这颗行星离恒星太近，所以接受了太多热量，被烤得膨胀了。

这种说法确实有一定道理，也是热木星密度通常较低的原因因为恒星的部分热量会进入行星的深层大气层，然后通过各种机制导致其膨胀可是，研究人员观察到该行星的温度并没有预期的那么高，不足以膨胀到这个地步，因此太阳照射并不是该行星膨胀的主要原因

然后研究人员想:既然这颗恒星最初是用凌日法观测到的，如果它像天王星一样躺着并旋转，那么我们有没有可能把它的环当做行星的本体呢。

天王星

对于离恒星这么近的行星，极有可能是潮汐锁定那么，如果它有一个行星环，这个行星环一定和它的轨道在同一个平面上即使有一定的角度，这个角度也不会太大所以从我们的角度来看，即使行星有环，也是一条细线，只能挡住恒星的亮度所以这个解释不太可能

后来，通过元素分析，研究人员发现，与红矮星附近的其他气态行星相比，这颗行星的金属含量非常低金属含量低意味着最初形成它的原行星盘容易消散，即使仍有残余物质，对于金属含量低的行星来说，其吸积过程也会非常缓慢说白了，这个星球在发展初期吃的很慢，周围的食物还没吃完就被星风吹走了最终，这颗行星的重量只有木星的四分之一质量小意味着引力弱，引力弱时内部物质松散，导致现在的低密度结果

行星吸积

这时，研究人员发现这颗行星的轨道偏心率比较高这种椭圆轨道会通过潮汐作用加热行星内部，这可能是行星膨胀的原因之一但是，目前这个影响到底有多大还不好说我们需要更详细地研究行星的内部结构，更精确地估计轨道偏心率

事实上，今天提到的TOI—3757 b并不是密度最小的行星2012年，天文学家在距离我们大约3000光年的开普勒—51附近发现了两颗极其蓬松的行星从大小上看，开普勒—51b的半径是木星的0.6倍，但质量只相当于两个地球另一个开普勒—51c更夸张它的质量只有地球的4倍，但半径是木星的0.8倍，换算后密度不到0.1g/cm或许这才是真正的气体星球

开普勒—51c的质量和半径

此外，开普勒—51周围的这些行星非常年轻如果说45亿岁的太阳系处于中年，开普勒—51只是一个5亿岁的孩子此外，这些比棉花糖还蓬松的行星正在迅速消散它们的气体在接下来的十亿年里，它们虚胖的身体将逐渐变得苗条，最终像海王星一样成为类海王星天体

开普勒—51

最后，对于这些距离恒星非常近的热木星，不要去想生命的存在，尤其是今天提到的低金属行星TOI—3757 b毕竟不管是碳基还是硅基，没有足够的原料说什么都没用

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