發現一個“棉花糖”世界：WASP-107B是一顆具有奇怪的小内核且超級疏松的行星

随着4300多顆已确認的系外行星（繞行在太陽系外恒星周圍的行星世界）的發現，我們注定會遇到一些奇異的星球。

編号為WASP-107b的行星正是其中之一。這是一顆松軟的行星：大尺寸、小質量、具有極低的密度。最新的研究顯示它甚至更加奇怪：行星的内核遠小于天文學家對氣體巨星的通常估計，甚至讓人無法理解它最初是如何形成的。

WASP-107b于2017年被發現，它的奇怪之處很快就顯露出來。這是一顆炙熱的木星一樣的天體，一顆氣體巨星，距離其恒星僅僅9百萬公裡。而我們太陽系内，距離太陽最近的水星，其和太陽距離卻有6千萬公裡，可見WASP-107b是多麼近。其繞行的恒星WASP-107，是一顆橙矮星，比太陽更小更冷，但即使如此也不應這樣近，除非想烤幹這顆行星。WASP-107b的溫度估計在1000攝氏度（華氏溫度1800度）左右。

“炙熱木星”的藝術想象圖 — 象木星一樣大小，但卻以遠小于地球到太陽距離的尺度繞着其恒星旋轉的一顆系外行星 （貢獻者：華威大學/馬克•格裡克）

這顆巨大的“木星”其它方面都顯得很普通，真正奇特的地方在于它的質量。當它繞着恒星旋轉時，它的引力會吸引其恒星，因此可以得知它的質量。最新研究發現它隻有地球質量的30多倍，聽起來很大，但木星卻是地球質量的300倍，也就是說WASP-107b和木星大小一樣，卻僅有其十分之一的質量。

這讓它的密度接近棉花糖，非常蓬松。這也意味着它實際上不是一顆炙熱的木星，而更像一顆炙熱的海王星。

那麼是什麼讓它成為一顆小于海王星兩倍質量，卻膨脹為木星大小，幾乎比海王星寬三倍的天體呢？

有一條線索在于它可能的形成過程中：通常，在行星形成的物理模型中，要在這樣近的距離形成一顆如此巨大的行星很難，更别說是這種低質量的行星了。因此它有可能是在距離恒星較遠的地方形成的，然後随着時間的推移慢慢靠近其恒星。

這種靠近過程通常通過“積盤遷移”實現：行星從環繞在恒星周圍的一個扁平的氣體塵埃積盤中形成，當一顆大質量行星形成時，它的引力開始作用于積盤，同時積盤又反向作用于行星，減弱其旋轉能量，于是行星開始向恒星靠近。這種向内的遷移隻有當行星靠近積盤内側邊緣的時候才會停止，最終積盤消失，剩下一顆大行星以近距離圍繞其恒星旋轉。

這也許就是WASP-107b上發生的事情，最新的研究還發現了同樣被WASP-107b的恒星所吸引的，位于更遠的橢圓軌道上的另一顆大質量行星。

但是以上并沒有解釋WASP-107b為什麼會這樣“輕”。通常我們認為一顆巨大的氣體行星會先形成一顆岩質核心，當它質量足夠大時，就會開始吸引它周圍的氣體。當它達到類似海王星質量時，這個過程會開始加速，形成所謂的“極速吸積”過程：氣體快速下落聚集，同時行星極速生長。這個過程會一直持續到行星周圍不再有氣體為止。WASP-107b在向恒星移動的這個過程中應該是恰好處于這個階段，但它的“食物”供應被切斷了，使它的質量更接近與海王星而非木星。

因此天文學家用了一系列的計算機模型來研究這顆行星是如何形成的，通過改變不同的參數來看如何才能最好的解釋其特征，最終他們得到了一個古怪的結果：行星的核心應該要比地球質量小4.6倍，這對于一個接近海王星質量的行星來說實在太小了，意味着該行星的大氣質量和内核質量之比大約在85%，這是非常高的比例，作為對比，海王星的該比值在5-15%之間。

要做到這一點是非常困難的，對于這是如何發生的，科學家們已經有了一些思路（比如當它形成時沒有太多的塵埃，氣體吸積速度非常快，即使它僅具有一個小的核心仍然可以飛快的生長）。但無論如何，這是一顆足夠古怪的行星。

像棉花糖一樣超級松軟的行星WASP-107b藝術想象圖。（貢獻者：歐洲航天局/哈勃，美國航空航天局，M.科恩梅塞爾）

在這裡要提醒一下，氣體巨星的核心可能很奇特。以木星為例，其具有一個模糊的核心，就好像它的核心和周圍的物質混合在一起（很可能由于它形成早期的一些巨大影響導緻）。也許發生在WASP-107b行星内核上的一些事情使它變小了。

很明顯這顆棉花糖狀行星有很多值得探索的地方。通常更多的觀測會有助于了解它，科學家們希望繼續觀測WASP-107b，特别是借助于即将上線的一些新望遠鏡（如詹姆斯韋伯太空望遠鏡）。在我們的太陽系内并沒有這類行星，因此對其每一個研究進展都有助于理解行星的形成過程。我們會從特例中學到更多的知識，這顆行星對我們的意義正在于此。

BY: Phil Plait

FY: TelescopeX

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