有一種系外行星，天文學家稱之為“棉花糖行星”。它們很神祕，因為它們的品質和它們極大的半徑不匹配。這兩個特徵的存在意味著它是一個密度極低的行星。在我們的太陽系中，沒有類似它們的存在，而在遙遠的星系中想要找到並認識它們一直是個巨大的挑戰。但是現在，兩位天文學家可能已經找到了答案。

天文學家是卡耐基大學的安東尼·皮羅和加州理工學院的什里亞斯·維斯帕拉格達認為，如果這些行星根本不像棉花糖那麼輕盈，而是因為它們實際上被光環包圍著呢？簡單來講，它們可能擁有類似土星環一樣的存在，導致它們看起來很龐大。

行星搜尋者已經發現了超過4000顆被證實的系外行星。通過仔細的觀察，天文學家可以限制系外行星的特徵，比如密度、品質、大小，甚至是它們是否處於恆星的宜居帶。但沒有真正的方法來確定這些遙遠的物體是否有光環。而我們太陽系中所有的氣態巨行星和冰態巨行星都有光環，儘管只有土星的光環很容易辨認。

行星的搜尋

我們知道，大量的系外行星是科學家用凌日法發現的。所謂凌日是指，當它從它的主恆星和我們之間經過時，會遮擋住恆星向我們發出的光線，繼而引起亮度的偏差。根據這顆行星的凌日現象，天文學家可以探測到一顆行星。這也是他們如何確定一顆行星的其他特徵，以及觀察恆星對行星運動的響應方法。

但是凌日法不能告訴天文學家行星是否有光環。在一次思維實驗中，天文學家想知道像土星這樣的行星在一個遙遠的觀察者眼中會是什麼樣子。

所以科學家開始思考，如果你從一個遙遠的世界回望我們，你會認出土星是一顆環狀的行星，還是在一個外星天文學家看來，它是一顆膨脹的行星?

這是美國宇航局哈勃太空望遠鏡拍攝到的土星的驚人景象。對於使用凌日法的遠距離觀察者來說，土星是什麼樣子的呢？在他們的研究中，研究人員表示，在每一個季度所觀測到的土星樣子都不一樣，如果一個外部觀察者測量土星在執行中的尺寸，而不考慮土星環，他們會低估它的真實密度大約兩倍。

他們在理論的基礎上進行了實際的實驗或模擬。研究人員模擬了一顆環狀行星在太陽前面經過，以及對一位擁有強大觀測儀器的遙遠天文學家來說，這將會是什麼樣子。他們還研究了光環中影響觀測結果的物質型別。

結果喜憂參半，根據他們的工作，光環可以解釋一些膨脹行星，但不是所有的行星。在他們的論文中，他們說:“我們發現這種解釋對一些超級行星有效，但對另一些卻有困難。包括膨脹行星的無特徵光譜。在這裡，我們考慮是否他們<膨脹行星>可能有大的推斷半徑，因為他們實際上是環狀的。這自然可以解釋為什麼迄今為止“棉花糖”星球只會顯示出毫無特徵的過境光譜。因為正常情況下，系外行星會有光譜，但如果有光環，就沒有光譜。”

科學家繼續說到:“我們發現這個假設在某些情況下是成立的，但不是所有情況下都成立。由於超級巨星離母星很近，因此需要一個由岩石組成的環，而不是由冰組成的環。這反過來又限制了環本身的半徑。

半徑的限制意味著光環可以解釋一些膨脹行星，但不是所有的行星。除非這些環是由多孔材料構成的。而開普勒51的三顆行星都是膨脹行星，它們是已知密度最低的三顆。事實上，雖然它們都是木星大小的行星，但它們的品質只是地球的幾倍。這些行星的軌道往往接近它們的主恆星，這意味著這些環必須是岩石的，而不是冰的。但是岩石環半徑只能這麼大，除非岩石是多孔的，所以不是所有的超級膨脹都符合這些限制條件。

但是構成岩石環的物質密度只能這麼大，而且只能構成一定大小的環。如果密度太大，離地球太遠，它就會結合成衛星。

這兩位研究人員說，至少有三顆觀測到的膨脹行星可以用環來解釋:開普勒87c和177c以及HIP 41378f。開普勒87c和海王星一樣大，但它的品質只有地球的6.4倍。他們名單上的其他兩個在大小和品質上也有類似的差異。

不幸的是，就像天文學中的許多問題一樣，我們沒有觀測能力去發現這項研究是否準確。對明亮目標的地面觀測已經很接近了，但已知的膨脹行星的主恆星太暗了。和天文學中的其他問題一樣，我們必須等待詹姆斯·韋伯太空望遠鏡為這個問題帶來答案。目前沒有任何觀測設施能夠探測到系外行星的環。如果這些系外行星中有任何一顆被證實有光環，這將是一個重要的進展。它將幫助天文學家更好地理解行星系統是如何形成的，以及它們是如何進化的。