天文學家已經發現了迄今為止發現的兩顆質量最大的行星，它們的密度非常低，甚至比棉花糖還小。這對罕見的「超級膨脹」行星是由牛津大學領導的國際團隊與蔚藍海岸大學/蔚藍海岸天文台和伯明翰大學合作發現的。研究結果發表於 英國皇家天文學會每月通知。
新確認的行星 TOI-791 b 和 TOI-791 c 圍繞著南天飛魚座距地球 1,110 光年的 F7 矮星運行。儘管每顆行星的大小都與木星相當，但就其大小而言，它們都非常輕。
TOI-791 b 的密度僅為 0.038 克/立方厘米，而 TOI-791 ck 的密度為 0.047 克/立方厘米。相比之下，木星的平均密度為每立方公分 1.33 克，大約是這些新發現的世界的 28 至 35 倍。
當與棉花糖進行比較時，這種比較變得更加引人注目，棉花糖的典型密度約為每立方厘米 0.05 克。地球的密度仍然大得多，平均每立方公分 5.5 克。
奇怪的行星雙胞胎被鎖定在引力舞蹈中
科學家認為，這兩顆行星是由圍繞著這顆年輕恆星的同一個氣體和塵埃盤一起形成的，這兩顆行星成為了「兄弟姐妹」。
它們也透過一種不尋常的軌道排列聯繫在一起，稱為 5:3 平均運動共振。內行星每繞五圈，外行星幾乎剛好繞三圈。當它們繞著恆星運行時，它們的引力會反覆相互吸引，從而在每顆行星的凌日時間上產生微小但可測量的變化。
目前已知只有四個其他行星系統擁有多個超級膨脹行星，而 TOI-791 是研究這些不尋常世界如何形成和演化的難得機會。
喬治·德蘭斯菲爾德博士（他本人）（牛津大學物理系、BBC 夜間天空節目主持人）說：
「這些超級膨脹的行星中只有少數是已知的，在同一系統中找到兩顆行星就更罕見了。它們極低的密度使它們成為了解行星系統如何形成和演化的迷人目標。”
公民科學家幫助發現行星
參與行星獵人 TESS 公民科學計畫的志工首先在 2019 年將 TOI-791 b 和 2023 年 TOI-791 c 標記為可能的行星。該計畫搜尋 NASA 凌日系外行星勘測衛星 (TESS) 收集的觀測結果，尋找以前未知世界的跡象。
然後研究人員結合世界各地望遠鏡的測量結果來確定行星的大小和質量，使他們能夠估計它們的極低密度。
當一顆行星在「過渡」過程中穿過其恆星前方時，它會阻擋少量的星光。亮度的降低揭示了行星的大小。在 TOI-791 系統中，天文學家也檢測到行星引力交互作用所造成的凌日時間的微小變化。透過分析這些時間變化，研究小組得以計算出每顆行星的質量。
南極洲發揮了關鍵作用
這項發現建立在八年的觀測基礎上，其中包括來自南極洲康科迪亞站的 ASTEP（南極凌日系外行星搜尋）望遠鏡的數據。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共同經營。
南極冬季漫長的夜晚為天文學家帶來了巨大的優勢。數月不間斷的黑暗使得人們能夠不間斷地觀察到行星凌日的異常漫長的過程，每次凌日都持續超過 11 個小時。據研究人員稱，這是從地球上充分觀測到的最長的行星凌日。
超級蓬鬆行星是如何形成的？
科學家仍在試圖了解超級膨脹行星是如何形成的。
主要的解釋之一是，這些世界有巨大的大氣層，富含氫和氦，佔總質量的很大一部分。研究人員認為，這些厚厚的氣體環是在行星距離恆星較遠的時候形成的，位於原行星盤較冷的區域，氣體可以在固體行星核心周圍快速積聚。
未來的觀測計劃是為了更好地了解這些不尋常行星的起源並測試相互競爭的理論。
ASTEP 英國首席研究員兼研究作者 Amaury Triaud 教授（伯明罕大學）表示：
「該系統為了解超級膨脹行星如何形成和演化提供了一個獨特的實驗室。我們建議使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行太空觀測，以評估膨脹大氣中是否存在碳、氮和氧物質，以了解這些不尋常的行星是如何形成的。”
ASTEP 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在很長一段時間內（數十年或更長時間）演變。這一發現凸顯了天文學領域持續國際合作的重要性。將南極洲、太空望遠鏡和多個大陸的天文台匯集在一起對於揭示這些非凡行星的真實本質至關重要。」
