Kepler-51位于天鹅座,距地球约2615光年,是一颗拥有四颗低密度行星的G型恒星,年龄约5亿年,也称为KOI-620。已知3颗类似土星大小,但质量只有地球的几倍,密度如同棉花糖般超蓬松的系外行星,分别是Kepler-51b、c和d,这些行星最早由Kepler太空望远镜于2012年发现,其公转周期分别为45天、85天和130天,呈现1:2:3的比例,拥有氢/氦的大气层。
超蓬松行星非常特殊,它们的质量和密度都很低,天文学家认为它们有非常小的核心和巨大的氢或氦大气层,但这些奇怪的行星是如何形成的,以及它们的大气层又是如何在年轻恒星的强烈辐射下没有被吹散,仍然是一个谜。研究团队计划使用韦伯太空望远镜来研究其中一颗行星,以帮助解答这些问题,为了研究第4颗行星Kepler-51e的证据,天文学家利用了包括韦伯、Apache Point天文台望远镜和宾州州立大学Davey实验室望远镜等不同设施,收集横跨14年间的大量数据集。团队进行了所谓的蛮力搜寻,测试了许多不同的行星属性组合,以找出能解释过去14年所有凌日数据的行星模型。发现如果Kepler-51e的质量与其他3颗行星相似,并且遵循约264天的相对圆形轨道,如此这个讯号就能得到最好的解释,这是我们根据其他行星系统所预期的。研究团队发现的其他可能解决方案,包括一颗更大质量的行星在一个更宽的轨道上,但这些可能性较低。
目前尚不清楚Kepler-51e是否也是一颗超蓬松行星,因为研究人员尚未观测到Kepler-51e的凌日,因此无法计算其半径或密度。根据研究团队的说法,这颗行星可能具有不同的质量(小于或等于木星质量)和公转周期(小于或等于10年)。研究人员表示超蓬松行星相当罕见,当它们出现时,通常是行星系统中唯一的一颗,而现在我们还必须解释第四颗行星,不论它是否是超蓬松行星,我们都无法排除这个系统中还有其他行星的可能性。Kepler-51e的轨道稍大于金星,并且正好位于这颗恒星的适居带内,因此如果我们花时间观察,在这个距离以外可能还有更多的事情发生。继续观察凌日时间变化可能有助于我们发现距离恒星更远的行星,也有助于寻找可能支持生命的行星。相关研究成果发表于《天文学期刊》(The Astronomical Journal)期刊上。