韦伯望远镜第一次为我们提供了太阳系外世界内部的详细分析

这颗极其奇怪的系外行星WASP-107b的大气中甲烷含量低得惊人，这表明这颗系外行星的内部一定比我们想象的要热得多，而且它的核心也更大。这最终有助于解释WASP-107b像棉花糖一样的密度。

此前，人们一直认为WASP-107b的核心很小，周围是一个巨大的氢和氦的膨胀包层 —— 这将需要我们对行星形成和演化的理解做出一些改变。新的结果意味着，这颗系外行星可以用现有的模型来解释，而不需要进行彻底的修正。

来自亚利桑那州立大学（ASU）的天文学家迈克·莱恩说：“韦伯的数据告诉我们，像WASP-107b这样的行星并不一定要以某种奇怪的方式形成一个超小的核心和一个巨大的气体包层。”

“相反，我们可以选择更像海王星的东西，有很多岩石，没有那么多气体，只要调高温度，然后把它加热，就能看到WASP-107b的样子。”

即使在2017年宣布发现WASP-107b时，我们也知道这颗系外行星有些奇怪。通过仔细研究这颗系外行星是如何影响它的宿主恒星的，天文学家能够得出它的质量和半径，这表明它的密度非常低。

进一步的分析显示，该星球的密度非常低，可以被归类为“超级泡泡” —— 每立方厘米只有0.13克。相比之下，木星的平均密度为1.33克/立方厘米，地球为5.51克/立方厘米。

我们还从之前的研究中得知，这颗巨大的系外行星绕着一颗大约200光年远的恒星运行，公转周期为5.7天。

虽然这对太阳系的我们来说似乎很短，但对于膨胀的气体巨星来说，这是一个相当大的循环，恰好使WASP-107b比它的同行更冷 —— 轨道周期小得多的热木星，其膨胀的大气层可以用恒星的热辐射来解释。WASP-107b的“遥远”轨道和相对较低的温度使得它的膨胀难以解释。

因此，两个天文学家小组，一个由辛格领导，另一个由亚利桑那州立大学的路易斯·韦尔班克斯领导，招募了JWST来观察这颗系外行星的大气层。

当WASP-107b从我们和它的主恒星之间经过时，恒星的一些光线被系外行星大气中的分子吸收或放大。通过研究有和没有系外行星的恒星光线的差异，以及在光谱中寻找更亮和更暗的波长，天文学家可以识别系外行星气体层中特定分子的指纹。

虽然令人惊讶的是WASP-107b的大气中含有很少的甲烷，但这为这颗系外行星是如何形成的提供了一个解释。

辛格说：“这证明来自行星深处的热气体一定与上层较冷的气体强烈混合。”

“甲烷在高温下不稳定。尽管我们确实探测到了其他含碳分子，但我们探测到的很少，这一事实告诉我们，这颗行星的内部一定比我们想象的要热得多。”

这只是谜团的一部分。另一部分涉及研究人员在WASP-107b大气中发现的其他物质，包括二氧化硫、水蒸气、二氧化碳和一氧化碳，重元素含量高于海王星或天王星。

通过将重元素与轻元素的比例与系外行星内部的能量（基于它产生的热量）相结合，研究人员确定了WASP-107b核心的大小。他们发现，它比我们想象的要大得多 —— 是地核质量的12倍，至少是最初想象的两倍。

这意味着，我们不需要奇怪的行星形成模型来解释它的存在。

至于是什么原因导致地核如此热，这需要进一步的研究。这颗系外行星围绕其主恒星的轨道略呈椭圆形，这使得行星内部的引力压力不断变化，从内部加热。研究人员认为，这可能是WASP-107b如此热的热量来源。

这两篇论文发表在《自然》杂志上。