體積密度極低系外行星可能是個假像

體積密度極低行星是一種奇怪的系外行星，它的密度只是木星的十五分之一，是地球的六十分之一。現在天文學家對系外行星大氣的最新觀測為這種不尋常的行星型態提供一些線索。

HIP 41378f 是已知密度最小的系外行星之一，每立方米密度只有90公斤，目前尚不清楚為什麼這類行星如此鬆散，不過HIP 41378f 的低密度可能只是行星凌日法中光變曲線的一個美麗誤會。如果這顆行星有環，它的半徑可能意外地放大，而降低計算出的行星密度。

美國哈佛-史密松天體物理中心（Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics）卡內基地球與行星實驗室（Carnegie Earth & Planets Laboratory）女博士後研究員馬立莎·阿藍（Munazza Alam）的團隊分析了HIP 41378f 大氣層的近紅外線光譜，試圖了解這顆不尋常的行星。研究團隊使用哈伯勃太空望遠鏡測量HIP 41378f 在它的母恆星前方近19小時的大氣吸收光譜，發現光譜中缺乏大氣中分子吸收其母恆星特定波段的暗線，幾乎沒有行星大氣的特徵，團隊也利用大氣模型排除含有豐富氫和氦的蓬鬆大氣組成，因此行星凌日造成的光度下降可能包含行星環所產生的效應。根據計算，HIP 41378f 的真實半徑可能比目前估計的小約六成，使到它的密度增加為每立方米1,200公斤，差不多相當於木星和天王星的密度。

研究團隊並沒有完全排除具蓬鬆大氣的模型，如果使用更長波段的觀測資料可能看到行星大氣在不同波段下所造成的恆星光度下降，若是行星環則不會有這樣的變化。團隊認為韋伯太空望遠鏡的紅外光儀器將能勝任這項工作，預計在2022年底和2024年中將有機會重新確認HIP 41378f 的實際組成，是一顆蓬鬆的浮水行星或是像土星一樣有一個光環。

【圖：美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2022年3月1日出版的《天體物理學快報》；標題是：The First Near-infrared Transmission Spectrum of HIP 41378 f, A Low-mass Temperate Jovian World in a Multiplanet System

HIP = Hipparcos Space Astrometry Mission = 依巴谷衛星星表