“超级泡芙”听起来像是一种新的早餐麦片，但它实际上是年轻系外行星的一个独特而罕见的昵称。它们像棉花糖一样致密，在我们的太阳系里没有这样的行星。
这张图片描绘了2012年至2014年期间，类太阳恒星开普勒51和美国宇航局开普勒空望远镜发现的三颗巨行星。这些行星都和木星差不多大，但质量比木星小得多。根据哈勃太空望远镜空的最新观测，它们的密度极低，更像是聚苯乙烯泡沫塑料，而不是岩石或水。这些行星很可能在远离恒星的地方形成，然后向内迁移到现在的位置。现在它们膨胀的氢/氦大气正在慢慢渗入地球空，最终可能会留下更小的行星。如果我们从开普勒51(距离我们大约2600光年)沿着银河系猎户座的旋臂看太阳，我们会看到这张图片中显示的恒星空。但是我们的太阳太弱了，在模拟的肉眼视野中看不到。
鸣谢:美国航天局、欧空局和l .胡斯塔克、j .奥姆斯特德、d .普莱耶和f .萨默斯
来自美国宇航局哈勃太空望远镜空的新数据为这两颗超软行星的化学性质提供了第一条线索。开普勒51是一个系外行星系统，由美国宇航局的开普勒望远镜于2012年发现。有三颗超软行星围绕一颗类似太阳的年轻恒星运行。直到2014年，科学家才确定这些行星的密度非常低。
一个研究小组通过最近的观察估计了这些行星的质量和大小，从而证实了它们的“柔软”性质。虽然这些行星的质量只有地球的几倍，但其中的氢和氦已经膨胀到几乎相当于木星的大小。换句话说，这些行星可能看起来像木星一样大，一样重，但它们轻一百倍。
行星大气层向外膨胀的原因尚不清楚，这使它们成为大气研究的主要目标。研究小组利用哈勃望远镜在开普勒51b和51d行星的大气中找到了水的证据。在行星穿过恒星之前，哈勃观测穿过行星大气层的红外线，天文学家通过对光的吸收进行推测，找出大气中化学成分(如水)的明显迹象。
令研究小组惊讶的是，这两颗行星的光谱没有明显的化学特征。他们将这一结果归因于大气中的粒子云。博尔德科罗拉多大学的杰西卡·利比-罗伯茨说:“这完全出乎意料。我们以为会看到很多水分子的特性，但没有。”与地球上由水形成的云不同，这些行星上的云可能由盐晶体或光化学烟雾组成，正如在土星最大的卫星泰坦上发现的那样。
上图比较了开普勒51周围的三颗巨行星和我们太阳系的行星。开普勒的望远镜空通过行星从主星面前经过时形成的阴影来探测行星，不需要直接成像。所以图片中开普勒51行星的颜色都是虚构的，并不是它们的真实颜色。
鸣谢:美国航天局、欧空局、l .胡斯塔克和j .奥姆斯特德(STScI)
这些云让团队知道开普勒51b和开普勒51d与太阳系外其他低质量、富含气体的行星有何不同。科学家对比了两颗行星的光谱后，提出了云的形成与行星的温度有关的假说，行星越冷，云就越多。
研究小组还探索了这些行星实际上一点也不“超级软”的可能性。行星之间的引力使它们的轨道周期略有变化，从这些时间效应可以计算出行星的质量。通过将行星经过恒星前方的时间变化(称为凌日)与开普勒望远镜观测到的凌日现象相结合，研究团队更精确地限制了行星质量和系统动力学。他们的结果与之前对51b的测量结果一致，但同时他们发现51d的质量比之前预测的要轻。
最后，研究小组得出结论，这些行星的低密度部分是由于行星系统的年轻(只有5亿年)，而我们的太阳只有46亿年。模型显示，这些行星形成于恒星的“雪线”之外(即冰可以存在的轨道区域)，然后向内迁移。
现在，随着行星越来越靠近恒星，它们的低密度大气将在未来几十亿年内蒸发到too 空。利用行星演化模型，研究小组可以证明距离恒星最近的开普勒51b有一天(数十亿年后)会像海王星一样，是银河系中非常常见的行星。距离恒星更远的开普勒51d，在收缩和失去一点大气后，仍将是一颗低密度行星。博尔德科罗拉多大学的扎克·伯塔-汤普森说:“这个行星系统为测试早期行星进化理论提供了一个独特的实验室。”
好消息是，确定这两颗行星大气成分的任务已经提上日程。即将到来的詹姆斯·韦伯空望远镜对远红外线更敏感，可能能够通过云层捕捉信号。未来的观测可以提供这些棉花糖行星的实际组成信息。在那之前，这些行星仍然是一个甜蜜的谜。
原文:
https://www . NASA . gov/feature/Goddard/2019/cotton-candy-planet-mysteries-underlying-in-new-Hubble-observations