克卜勒 51 系統以擁有迄今為止發現的一些密度最小的行星而聞名，現在有第四個成員。我們不知道新發現的Kepler-51e 是否具有其兄弟行星的這一顯著特徵，因為我們只知道它的質量，而不知道它的大小，但這一發現為這個真正非凡的恆星系統增添了額外的吸引力。
Kepler-51 恆星看起來像年輕版的太陽，它的質量只比我們的恆星小 4%。它的亮度只有太陽的三分之二，但這主要是因為它的年齡約為太陽的七分之一——太陽。所有這些都讓 Kepler-51 的行星變得更加陌生。
Kepler-51b、c 和 d 都是凌日（從我們的角度穿過它們的恆星表面），這使我們能夠測量它們的大小。這三顆行星的質量是根據它們彼此之間的引力效應推導出來的，得出了令人驚訝的結論：這些行星的大小接近木星，但質量卻是地球的 3-6 倍。這使得它們的密度類似於– 這也讓第四位成員可以輕鬆地擺佈它們。
當 JWST 和陸基望遠鏡計畫觀測開普勒 51d 凌日時，就推論出開普勒 51e 的存在。這些望遠鏡將寶貴的時間用於觀測這一事件，這一事實表明天文學家非常重視理解為什麼該系統與我們的系統如此不同。運輸並沒有如預期進行，而是只是趕上了運輸的開始。
賓州州立大學的傑西卡·利比-羅伯茨博士說：「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 點到了，然後是凌晨3 點，我們仍然沒有觀察到APO 恆星亮度的變化。陳述。 「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，最終導致凌日開始——提前了2 小時，遠遠超出了15分鐘的時間我們模型的不確定性視窗。
Kepler-51d 是這個系統中最膨脹、最奇怪的成員。許多密度極低的行星到它們的恆星，熱量導致它們的氣體膨脹。然而，Kepler-51d 的軌道周期為 130 天，圍繞著一顆比太陽亮度低的恆星運行的軌道不會產生異常的溫度。儘管如此，它的密度被認為只是0.0381克/厘米3，是我們發現的所有行星中最低的。相較之下，水的密度為1克/立方厘米3, 地球的為 5.5 g/cm3，而土星是太陽系中密度最小的行星，為 0.69 克/厘米3。
儘管如此，即使是就其大小而言如此輕的行星也不會像蒲公英種子一樣隨風飄揚。只有先前未被懷疑的第四顆行星的存在才能解釋時間上的差異，就像海王星是透過天王星軌道的不規則性發現的一樣。
利用該系統 14 年來收集的所有數據，作者得出結論，Kepler-51e 的質量可能不到地球的十倍，使其與其他三顆行星相似。它的軌道很可能持續 264 天，這將使它的溫度與地球非常相似，儘管隨著 Kepter-51 變亮，它可能不再處於宜居帶。
由於我們還沒有看到 Kepler-51e 凌日，我們不知道這是否是另一顆超級膨脹行星、像海王星這樣更典型的氣態巨行星，或者是一顆。研究人員還指出，他們目前不能排除在更長軌道上存在一顆質量更大的行星的可能性，儘管他們認為這種可能性較小。
另一顆行星的存在也導致作者重新計算了先前三顆行星的質量，發現它們可能比之前認為的稍重，尤其是 Kepler-51b。由於它們的大小沒有改變，這使得它們變得更密集，但不足以改變它們在我們所知道的世界中作為極端異常現象的地位。
同時，系統的奇怪之處也在增加。利比-羅伯茨說：“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行星。” 「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。畢竟，這四顆行星與恆星的距離都比地球與太陽的距離要近得多。
為了使行星的密度與內部三顆行星一樣低，它們必須具有微小的核心，並且主要由氫和氦組成，就像我們自己系統中的氣態巨行星的更極端版本一樣。然而，這種組合應該會導致氣體迅速逃逸，特別是當距離恆星足夠近以提供充足的能量時。
對該系統不尋常特徵的早期解釋涉及行星是在距 Kepler-51 的距離類似於木星距太陽的距離形成的，然後。但後續工作對此表示懷疑，而這個問題仍然沒有解決。另一個假設提出巨大的光環阻擋了恆星的光線，使行星看起來更大，但無法解釋為什麼這三個行星的光環方向都正確。由於克卜勒 51 的金屬含量略高於太陽，因此它周圍的圓盤不應該缺乏可以形成核心的重元素。
該研究發表在開放獲取天文雜誌
