Kepler-51位於天鵝座,距地球約2615光年,是一顆擁有四顆低密度行星的G型恆星,年齡約5億年,也稱為KOI-620。已知3顆類似土星大小,但質量只有地球的幾倍,密度如同棉花糖般超蓬鬆的系外行星,分別是Kepler-51b、c和d,這些行星最早由Kepler太空望遠鏡於2012年發現,其公轉周期分別為45天、85天和130天,呈現1:2:3的比例,擁有氫/氦的大氣層。
超蓬鬆行星非常特殊,它們的質量和密度都很低,天文學家認為它們有非常小的核心和巨大的氫或氦大氣層,但這些奇怪的行星是如何形成的,以及它們的大氣層又是如何在年輕恆星的強烈輻射下沒有被吹散,仍然是一個謎。研究團隊計劃使用韋伯太空望遠鏡來研究其中一顆行星,以幫助解答這些問題,為了研究第4顆行星Kepler-51e的證據,天文學家利用了包括韋伯、Apache Point天文臺望遠鏡和賓州州立大學Davey實驗室望遠鏡等不同設施,收集橫跨14年間的大量數據集。團隊進行了所謂的蠻力搜尋,測試了許多不同的行星屬性組合,以找出能解釋過去14年所有凌日數據的行星模型。發現如果Kepler-51e的質量與其他3顆行星相似,並且遵循約264天的相對圓形軌道,如此這個訊號就能得到最好的解釋,這是我們根據其他行星系統所預期的。研究團隊發現的其他可能解決方案,包括一顆更大質量的行星在一個更寬的軌道上,但這些可能性較低。
目前尚不清楚Kepler-51e是否也是一顆超蓬鬆行星,因為研究人員尚未觀測到Kepler-51e的凌日,因此無法計算其半徑或密度。根據研究團隊的說法,這顆行星可能具有不同的質量(小於或等於木星質量)和公轉周期(小於或等於10年)。研究人員表示超蓬鬆行星相當罕見,當它們出現時,通常是行星系統中唯一的一顆,而現在我們還必須解釋第四顆行星,不論它是否是超蓬鬆行星,我們都無法排除這個系統中還有其他行星的可能性。Kepler-51e的軌道稍大於金星,並且正好位於這顆恆星的適居帶內,因此如果我們花時間觀察,在這個距離以外可能還有更多的事情發生。繼續觀察凌日時間變化可能有助於我們發現距離恆星更遠的行星,也有助於尋找可能支持生命的行星。相關研究成果發表於《天文學期刊》(The Astronomical Journal)期刊上。