天文學家們發現了兩顆有史以來最蓬鬆的巨行星，其密度之低，甚至比棉花糖還要輕。這對罕見的「超蓬鬆」行星是由牛津大學領導的一個國際團隊發現的，該團隊與蔚藍海岸大學/蔚藍海岸天文台以及伯明罕大學合作。研究結果發表在《皇家天文學會月報》上。
新確認的行星 TOI-791 b 和 TOI-791 c，繞著一顆距離地球約 1,110 光年的 F7 型矮星運行，位於南天的飛魚座。雖然每顆行星的大小都約為木星，但它們的質量卻異常輕巧。
TOI-791 b 的密度僅為每立方公分 0.038 克，而 TOI-791 c 的密度為每立方公分 0.047 克。相比之下，木星的平均密度為每立方公分 1.33 克，這意味著新發現的這兩顆行星的密度大約是木星的 28 到 35 倍。
與棉花糖相比，這種差異更加顯著，棉花糖的典型密度約為每立方公分 0.05 克。地球的密度則高得多，平均為每立方公分 5.5 克。
罕見的行星雙胞胎被鎖定在引力之舞中
科學家們認為，這兩顆行星是由它們年輕恆星周圍的同一團氣體和塵埃盤一起形成的，因此它們是行星的「兄弟姊妹」。
它們還通過一種稱為 5:3 平均運動共振的不尋常軌道排列聯繫在一起。內行星每完成五次繞行，外行星就幾乎精確地完成三次。當它們繞著恆星運行時，它們的引力會不斷地相互拉扯，造成行星凌星時間的微小但可測量的變化。
已知只有另外四個行星系統包含多顆超蓬鬆行星，這使得 TOI-791 成為一個極為罕見的機會，可以研究這些奇特行星的起源和演化。
首席作者 George Dransfield 博士（她/她的稱謂）（牛津大學物理系，也是 BBC Sky at Night 的主持人）表示：
「已知只有少數幾顆這樣的超蓬鬆行星，而且在同一個系統中發現兩顆更是罕見。它們極低的密度使它們成為理解行星系統如何形成和演化的迷人目標。」
公民科學家協助發現了這些行星
參與「行星獵人 TESS」公民科學計畫的志願者於 2019 年首次標記了 TOI-791 b，並於 2023 年標記了 TOI-791 c 為可能的行星。該計畫搜尋 NASA 的凌日系外行星巡天衛星 (TESS) 收集的觀測數據，以尋找先前未知行星的跡象。
研究人員隨後結合了來自世界各地望遠鏡的測量數據，以確定行星的大小和質量，從而計算出它們極低的密度。
當行星在「凌星」過程中從其恆星前方經過時，它會阻擋少量星光。這種亮度的下降揭示了行星的大小。在 TOI-791 系統中，天文學家還探測到由行星引力相互作用引起的凌星時間的微小變化。分析這些時間變化使團隊能夠估計每顆行星的質量。
這項發現是基於八年的觀測數據，包括來自南極洲協和站的 ASTEP（南極凌日系外行星搜尋）望遠鏡的數據。該望遠鏡由蔚藍海岸大學/蔚藍海岸天文台的研究人員和國際合作者聯合運營。
南極洲漫長的冬季夜晚為天文學家提供了巨大的優勢。數個月不間斷的黑暗使得能夠不間斷地觀測到行星異常長的凌星現象，每次持續超過 11 小時。據研究人員稱，這是從地面上完整觀測到的最長的連續行星凌星現象。
科學家們仍在努力了解超蓬鬆行星是如何形成的。
一種主要的解釋是，這些行星擁有富含氫和氦的巨大氣層，佔其總質量的很大一部分。研究人員認為，這些濃厚的氣體外殼可能是在行星距離其恆星更遠、在原行星盤較冷的區域形成時積聚的，那裡的氣體可以快速圍繞固態行星核心積聚。
未來計劃進行更多觀測，以更好地了解這些奇特行星的起源並檢驗相互競爭的理論。
伯明罕大學的 ASTEP 英國首席研究員兼該研究的合著者 Amaury Triaud 教授表示：
「這個系統為理解超蓬鬆行星的形成和演化提供了一個獨特的實驗室。我們計劃使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行太空觀測，以評估蓬鬆的大氣層是否含有碳、氮和氧的物種，從而為這些奇特行星的形成方式提供新的見解。」
ASTEP 的首席研究員兼該研究的合著者 Tristan Guillot 教授（蔚藍海岸大學）補充道：
「這些多行星系統非常複雜，行星之間的引力相互作用會經過非常長的時間（數十年或更長）演變。這項發現強調了持續的國際天文學合作的重要性。匯集來自南極洲、太空望遠鏡和多個大陸的觀測數據，對於揭示這些非凡行星的真實性質至關重要。」
