序言:天文学家在 1000 多光年外发现了两颗”超级蓬松”系外行星——体积和木星相当,但整体密度比棉花糖还低,轻到能在宇宙浴缸里浮起来。它们的存在挑战了现有行星形成理论,也提醒我们:宇宙的规则,比我们的常识宽松得多。


你见过最轻的东西是什么?泡泡?羽毛?还是咬一口就化在嘴里的棉花糖?

我今天要说的这个东西,是一颗行星。一颗和木星差不多大,但轻得像一团蓬松的棉花糖的行星。

对,你没看错。天文学家刚刚宣布,他们在距离地球 1000 多光年的地方,发现了两颗”超级蓬松”系外行星。它们的密度有多低呢?研究人员原话是——”挤一挤就像一团剃须泡沫”。

这太离谱了。离谱到我觉得必须跟你聊聊。

一颗行星,怎么可以这么轻?

先给你个参照系。

我们太阳系里的行星,大体上分两类:像地球这样的岩石行星,密度在 5 g/cm³ 左右——硬的、实的、踩上去脚底板疼的那种。像木星这样的气态巨行星,密度不到 1.3 g/cm³——按说已经很”松”了。

但这俩新发现的行星呢?它们的密度低到了 0.06 g/cm³ 左右。

这个数字什么意思呢?你喝的可乐,密度大约是 1 g/cm³。超市里卖的棉花糖,密度大概是 0.05 g/cm³。也就是说,这颗行星从外到里,从核心到大气,整体密度比棉花糖还低。

你想想,一个体积和木星相当的庞然大物,却轻到能在大气层里飘起来。如果宇宙里有一个巨型的浴缸,它能浮在上面打瞌睡。

天文学家给这类行星起了个外号——”超级蓬松星”(Super-Puffs)。没有比这更形象的名字了。

为什么会有这种行星?

你可能会想:行星不是靠引力把自己”捏”实的吗?怎么会有这么松的?

好问题。目前科学界的解释是:这类行星的轨道离它们的母星非常近,公转周期可能只有几天。这就意味着它们被强烈的恒星辐射不断烘烤。辐射把行星大气层加热到了极高的温度,导致气体急剧膨胀。同时,行星本身可能还很年轻,内部的热量也没有散尽。内外夹击之下,它就像微波炉里爆开的爆米花——体积膨胀到离谱,密度跌到谷底。

但问题来了:按理说,年轻恒星会吹出强烈的恒星风,应该像吹气球一样把这种膨胀行星的大气层整个吹散才对。如果一颗行星这么蓬松,它的外层气体应该很容易被剥离,最后只剩下一个光秃秃的核心。

可它们没有。

这就尴尬了。

科学家们提出了几种可能的解释:也许它们的大气层里有一种特殊的雾霾层,像一个隔热罩,阻止了热量向外逃逸。也许它们的核心比我们以为的大得多,靠更强的引力”拽”住了这团蓬松的气体。又或者,它们的轨道位置恰好是一个”温和区”——恒星辐射很强,但还没强到把大气吹跑的程度。

目前,这些全都只是猜测。

1000 光年外的一团迷雾

发现这两颗行星的国际团队用的是地面望远镜的观测数据。这其实本身就挺了不起的——我们以前发现 super-puff 主要靠开普勒和 TESS 这样的太空望远镜,而这次用的地面设备,说明观测技术在快速进步。

但说老实话,我们对它们几乎一无所知。它们的大气组成是什么?有没有固态核心?如果有,核心多大?它们形成于哪里?为什么会出现在这么特殊的轨道上?这些全是未知。

你可以说,这种行星简直是宇宙给天文学家出的一道谜题。而且这道谜题非常有价值。因为一个极端的天体,往往能告诉我们更多关于宇宙规律的信息。就像草间弥生的南瓜,你盯着它越久,越觉得自己的直觉需要重新校准。

写到这里,我想说点什么

我每次看到这种新闻,都觉得宇宙比我们想象得更松弛、更自由、更有想象力。

我们人类花了数千年时间,建立了一套关于”正常”的标准——行星就该是石头或气团,有些硬有些软,但大体上是有规矩的。结果宇宙挥挥手,弄出几个密度像泡沫的星球来,说:不好意思,我这儿还有别的活儿。

我特别着迷的一个点是:这种行星是怎么形成的?按照现有的行星形成理论,物质在引力作用下聚集,应该越来越致密才对。这些 super-puffs 的存在,意味着要么我们对行星形成的理解有重大遗漏,要么它们是一类我们从来没见过的”过早膨胀”的行星。不管哪种可能,都意味着教科书要改写了。

我觉得这件事本身就挺治愈的。在距我们 1000 光年的地方,有两颗比棉花还轻的行星,每几天就绕它们的太阳转一圈。没有任何人知道它们长什么样。没有任何探测器靠近过它们。它们只是在黑暗里轻轻地翻着跟头。而地球上的人类,通过几十米直径的望远镜,在大气层抖动的间隙里,捕捉到了它们投下的影子。

这不就是科学最性感的地方吗?不是确定,不是答案。是那种——”等一下,这不合理,再想一下”——的时刻。

顺带说一句,这些发现之所以让人兴奋,还因为我们的观测技术真的在突飞猛进。以前发现 super-puff 基本得靠开普勒望远镜这样的太空利器,而这次用地面望远镜就干成了。这意味着会有更多的”棉花球”被找到,到时候我们对这类诡异天体的了解就会越来越深。

所以下次你觉得某个事情”不可能”“不现实”“不应该”的时候,想想这两颗棉花糖行星吧。宇宙的规则,比我们的常识宽松多了。

唯一的要求是:别怕轻。