一套仪器在围绕一颗冷红矮星运行的轨道上探测到了一颗密度如棉花糖的气态巨型系外行星，其中包括 美国航空航天局- 资助基特峰国家天文台 WIYN 3.5 米望远镜上的 NEID 径向速度仪器，这是 NSF NOIRLab 的一个项目。这颗行星被命名为 TOI-3757 b，是迄今为止在此类恒星周围发现的最蓬松的气态巨行星。
天文学家在亚利桑那州基特峰国家天文台使用 WIYN 3.5 米望远镜，这是 NSF 的一个项目 诺尔实验室，观察到一颗不寻常的类木行星围绕一颗冷红矮星运行。这颗行星位于御夫座，距地球约 580 光年，被识别为 TOI-3757 b，是迄今为止在红矮星周围检测到的密度最低的行星，估计其平均密度与棉花糖。
红矮星是所谓主序星中最小、最暗的成员 星星 ——恒星在其核心以稳定的速度将氢转化为氦。虽然与我们这样的明星相比“很酷” 周日红矮星非常活跃，会爆发出强大的耀斑，能够剥夺行星的大气层，使这个恒星系统看起来不适合形成这样一颗薄纱行星。
“传统上认为红矮星周围的巨行星很难形成，” 卡内基科学研究所地球与行星实验室的研究员、发表在《科学》杂志上的一篇论文的第一作者 Shubham Kanodia 说道。 天文学杂志. “到目前为止，这只是通过多普勒巡天的小样本进行了研究，这些样本通常会发现距离这些红矮星更远的巨行星。到目前为止，我们还没有足够大的行星样本来寻找附近的气体 行星 以稳健的方式。”
TOI-3757 b 周围仍然存在无法解释的谜团，其中最大的一个是一颗气态巨行星如何在红矮星周围形成，尤其是这样一个低密度行星。然而，卡诺迪亚的团队认为他们可能找到了解决这个谜团的办法。
他们提出 TOI-3757 b 的超低密度可能是两个因素的结果。第一个与行星的岩石核心有关；气态巨行星被认为最初是巨大的岩石核心，其质量约为太阳系行星质量的十倍。 地球，此时它们迅速吸入大量邻近的气体，形成我们今天看到的气态巨行星。与其他拥有气态巨行星的 M 矮星相比，TOI-3757 b 的恒星的重元素丰度较低，这可能导致岩石核心形成速度更慢，延迟了气体吸积的开始，从而影响了行星的整体密度。
第二个因素可能是行星的轨道，初步认为轨道略呈椭圆形。有时它比其他时候更接近恒星，导致大量的过度加热，导致行星的大气层膨胀。
这颗行星最初是由美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星（TESS）发现的。 Kanodia 的团队随后使用地面仪器进行后续观测，包括 NEID 和 NESSI（NN-EXPLORE 系外行星恒星散斑成像仪），两者均安装在 WIYN 3.5 米望远镜内；霍比-埃伯利望远镜上的宜居带行星探测器（HPF）；以及怀俄明州的红山天文台（RBO）。
TESS 勘测了这颗行星 TOI-3757 b 在其恒星前方的穿越情况，这使得天文学家能够计算出该行星的直径约为 150,000 公里（100,000 英里），或仅略大于木星的直径。这颗行星在短短 3.5 天内完成绕主恒星一周的运行，比太阳系中最近的行星少 25 倍 — 水星 — 大约需要 88 天才能完成。
天文学家随后使用 NEID 和 HPF 测量恒星沿视线的视运动，也称为径向速度。这些测量结果提供了行星的质量，经计算约为木星质量的四分之一，即地球质量的约 85 倍。了解了尺寸和质量后，Kanodia 团队计算出 TOI-3757 b 的平均密度为 0.27 克每立方厘米（约 17 克每立方英尺），这将使其不到土星（密度最低的行星）密度的一半在里面 太阳系），大约是水的密度的四分之一（这意味着如果将其放入装满水的巨型浴缸中，它会漂浮），或者事实上，密度与棉花糖相似。
“未来可能使用美国宇航局的新型詹姆斯·韦伯太空望远镜对这颗行星的大气层进行观测，这可能有助于揭示其蓬松的本质，” 杰西卡·利比-罗伯茨 (Jessica Libby-Roberts) 说道，她是 美国宾夕法尼亚州立大学 以及本文的第二作者。
“发现更多这样的拥有巨行星的系统——曾经被认为在红矮星周围极其罕见——是我们了解行星如何形成的目标的一部分，” 卡诺迪亚说。
信用：
图片和视频：NOIRLab/NSF/AURA/J。达席尔瓦/Spaceengine/M。扎马尼，KPNO/P。马伦菲尔德，欧洲航天局/哈勃/M。科恩梅塞尔
音乐：Stellardrone – Airglow
这一发现凸显了 NEID 确认某些候选者的能力的重要性 系外行星 目前由 NASA 的 TESS 任务发现，为新的发现提供了重要目标 詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST）跟进并开始描述他们的气氛。这反过来将告诉天文学家行星是由什么构成的、它们是如何形成的，以及对于潜在宜居的岩石世界，它们是否能够支持生命。
期刊参考
- Shubham Kanodia、Jessica Libby-Roberts、Caleb I. Cañas、Joe P. Ninan、Suvrath Mahadevan、Gudmundur Stefansson、Andrea SJ Lin、Sinclaire Jones、Andrew Monson、Brock A. Parker、Henry A. Kobulnicky、Tera N. Swaby、Luke Powers、Corey Beard、Chad F. Bender、Cullen H. Blake、William D. Cochran、Jiayin Dong、Scott A. Diddams、Connor Fredrick、Arvind F. Gupta、Samuel Halverson、Fred Hearty、Sarah E. Logsdon、Andrew J.梅特卡夫、迈克尔·W·麦克埃尔文、卡罗琳·莫利、贾亚德夫·拉贾戈帕尔、劳伦斯·W·拉姆齐、保罗·罗伯逊、阿皮塔·罗伊、克里斯蒂安·施瓦布、瑞安·C·特里恩、约翰·维斯涅夫斯基和杰森·T·赖特。 TOI-3757 b：一颗低密度气态巨星，绕太阳金属度 M 矮星运行。 《天文学杂志》，第 164 卷，第 3 号 DOI：DOI： 10.3847/1538-3881/ac7c20
