开普勒 51 系统以拥有一些迄今为止发现的密度最小的行星而闻名，现在有第四个成员。我们不知道新发现的 Kepler-51e 是否具有其兄弟行星的这一显着特征，因为我们只知道它的质量，而不知道它的大小，但这一发现为这个真正非凡的恒星系统增添了额外的吸引力。
Kepler-51 恒星看起来就像年轻版的太阳，它的质量仅比我们的恒星小 4%。它的亮度只有太阳的三分之二，但这主要是因为它的年龄约为太阳的七分之一——太阳。所有这些都让 Kepler-51 的行星变得更加陌生。
Kepler-51b、c 和 d 都是凌日（从我们的角度穿过它们的恒星表面），这使我们能够测量它们的大小。这三颗行星的质量是根据它们彼此之间的引力效应推导出来的，得出了令人惊讶的结论：这些行星的大小接近木星，但质量却是地球的 3-6 倍。这使得它们的密度类似于– 这也让第四位成员可以轻松地摆布它们。
当 JWST 和陆基望远镜计划观测开普勒 51d 凌日时，就推断出开普勒 51e 的存在。这些望远镜将宝贵的时间用于观测这一事件，这一事实表明天文学家非常重视理解为什么该系统与我们的系统如此不同。运输并没有按预期进行，而是只是赶上了运输的开始。
宾夕法尼亚州立大学的杰西卡·利比-罗伯茨博士说：“谢天谢地，我们提前几个小时开始观察，以设定基线，因为凌晨 2 点到了，然后是凌晨 3 点，我们仍然没有观察到 APO 恒星亮度的变化。”在一个陈述。 “在疯狂地重新运行我们的模型并仔细检查数据后，当我们开始用 APO 进行观测时，我们立即发现恒星亮度略有下降，最终导致凌日开始——提前了 2 小时，远远超出了 15 分钟的时间我们模型的不确定性窗口。”
Kepler-51d 是该系统中最膨胀、最奇怪的成员。许多密度极低的行星到它们的恒星，热量导致它们的气体膨胀。然而，Kepler-51d 的轨道周期为 130 天，围绕一颗比太阳亮度低的恒星运行的轨道不会产生异常的温度。尽管如此，它的密度被认为只是0.0381克/厘米3，我们发现的所有行星中最低的。相比之下，水的密度为1克/立方厘米3, 地球的为 5.5 g/cm3，而土星是太阳系中密度最小的行星，为 0.69 克/厘米3。
尽管如此，即使是就其大小而言如此轻的行星也不会像蒲公英种子一样随风飘扬。只有先前未被怀疑的第四颗行星的存在才能解释时间上的差异，就像海王星是通过天王星轨道的不规则性发现的一样。
利用该系统 14 年来收集的所有数据，作者得出结论，Kepler-51e 的质量可能不到地球的十倍，使其与其他三颗行星相似。它的轨道很可能持续 264 天，这将使它的温度与地球非常相似，尽管随着 Kepter-51 变亮，它可能不再处于宜居带。
由于我们还没有看到 Kepler-51e 凌日，我们不知道这是否是另一颗超级膨胀行星、像海王星这样更典型的气态巨行星，或者是一颗。研究人员还指出，他们目前不能排除在更长轨道上存在一颗质量更大的行星的可能性，尽管他们认为这种可能性较小。
另一颗行星的存在也导致作者重新计算了之前三颗行星的质量，发现它们可能比之前认为的稍重，尤其是 Kepler-51b。由于它们的大小没有改变，这使得它们变得更密集，但不足以改变它们在我们所知道的世界中作为极端异常现象的地位。
与此同时，系统的奇怪之处也在增加。利比-罗伯茨说：“超级膨胀行星相当罕见，当它们确实出现时，它们往往是行星系统中唯一的行星。” “如果试图解释一个系统中三个超级泡是如何形成的还不够具有挑战性，那么现在我们必须解释第四颗行星，无论它是否是一个超级泡。而且我们也不能排除该系统中存在其他行星。 ”毕竟，这四颗行星与恒星的距离都比地球与太阳的距离要近得多。
为了使行星的密度与内部三颗行星一样低，它们必须具有微小的核心，并且主要由氢和氦组成，就像我们自己系统中的气态巨行星的更极端版本一样。然而，这种组合应该会导致气体迅速逃逸，特别是当距离恒星足够近以提供充足的能量时。
对该系统不寻常特征的早期解释涉及行星是在距 Kepler-51 的距离类似于木星距太阳的距离处形成的，然后。但后续工作对此表示怀疑，而这个问题仍然没有解决。另一种假设提出巨大的光环阻挡了恒星的光线，使行星看起来更大，但无法解释为什么这三个行星的光环方向都正确。由于开普勒 51 的金属含量略高于太阳，因此它周围的圆盘不应该缺乏可以形成核心的重元素。
该研究发表在开放获取天文杂志
