距我們太陽系約 2,600 光年的地方居住著整個銀河系中最奇特的行星系統之一。
被稱為，這顆類太陽黃矮星于 2012 年被發現其軌道上有三顆系外行星；事實證明，每一種的密度都比棉花糖輕，將它們全部歸入一個名稱相當可愛的超級泡芙世界類別。
現在天文學家已經找到了第四個，他們既興奮又興奮。
“超級膨脹行星相當罕見，當它們確實出現時，它們往往是行星系統中唯一的一顆，”行星科學家傑西卡·利比-羅伯茨說賓夕法尼亞州立大學的。
“如果試圖解釋一個系統中三個超級泡是如何形成的還不夠具有挑戰性，那麼現在我們必須解釋第四顆行星，無論它是否是一個超級泡。而且我們也不能排除該系統中存在其他行星。”
圍繞 Kepler-51 運行的三顆已知系外行星的奇怪性質是，當時的觀測使天文學家能夠對系外行星的半徑和質量進行詳細的測量。這些測量結果又被用來計算它們的密度，密度低於每立方厘米 0.1 克，這表明這三個世界都屬於超級膨脹的範疇。
由大阪大學利比-羅伯茨和增田健人共同領導的天文學家小組在著手捕捉這三顆凌日系外行星中的一顆時，首先得到了一個暗示，即該系統可能比表面上看到的還要復雜。當系外行星經過我們和它的恆星之間時，我們就可以根據恆星光線的微弱變化來測量行星的特性。
因為系外行星的軌道時間已經被測量，所以這應該是非常簡單的。但是當他們將望遠鏡轉向開普勒 51 並與阿帕奇點天文台一起捕捉凌日時（載脂蛋白） 和約翰·韋斯特，事情並沒有按計劃進行。
“謝天謝地，我們提前幾個小時開始觀察以設定基線，因為凌晨 2:00 到了，然後是凌晨 3:00，我們仍然沒有通過 APO 觀察到恆星亮度的變化，”利比·羅伯茨 說。
“在瘋狂地重新運行我們的模型並仔細檢查數據後，當我們開始用 APO 進行觀測時，我們立即發現恆星亮度略有下降，這最終成為凌日的開始——提前了兩個小時，這遠遠超出了我們模型的 15 分鐘不確定窗口！”
一定是出了什麼問題，所以團隊忙著找出問題所在。他們仔細研究了美國宇航局行星搜尋太空望遠鏡 TESS 獲得的凌日時間數據，以及幾個地面望遠鏡的檔案觀測結果。他們還利用哈勃和帕洛馬天文台進行了新的觀測。
在仔細檢查他們的數據以確保沒有犯錯之後，唯一適合所有數據的解釋是存在一顆看不見的第四顆系外行星，它以引力牽引著其他三顆行星，以復雜的軌道舞蹈影響了它們的凌日時間。
這第四顆系外行星將被命名為 Kepler-51e。另外三個是 Kepler-51b、Kepler-51c 和 Kepler-51d。
“我們進行了所謂的‘強力’搜索，測試了許多不同的行星屬性組合，以找到能夠解釋過去 14 年收集的所有凌日數據的四行星模型，”增田解釋。
“我們發現，如果 Kepler-51e 的質量與其他三顆行星相似，並且遵循大約 264 天的相當圓形的軌道，那麼該信號就可以得到最好的解釋——這是我們根據其他行星系統所期望的。我們發現的其他可能的解決方案涉及更寬軌道上的一顆更大質量的行星，儘管我們認為這些可能性較小。”
由於開普勒 51e 尚未被觀測到凌日，因此它的軌道可能與我們的觀測角度不對齊。計算恆星半徑需要凌日，這意味著我們不知道它有多大或者它的密度是多少。但只是現存的在一個擁有三顆超級膨脹系外行星的系統中這是一個奇怪的現象。
需要做更多的工作來弄清楚 Kepler-51 系統究竟發生了什麼。實現這一目標的一種方法是觀察浮腫的凌日世界的大氣層，並準確地了解它們是由什麼構成的——這也是團隊首先試圖做的工作。
一如既往，分析仍在繼續。
該研究發表於天文雜誌。
