致密次土星 TOI-6651b 的发现与表征

我们利用 PARAS-2 光谱观测报告了凌星次土星系外行星 TOI-6651b 的发现与表征。其宿主 TOI-6651 ($m_{V}\approx 10.2$) 是一颗亚巨星、富金属的 G 型星，其 $[{\rm Fe/H}] = 0.225^{+0.044}_{-0.045}$，$T_{\rm eff} = 5940\pm110\ \mathrm{K}$，以及 $\log{g} = 4.087^{+0.035}_{-0.032}$。对来自 PARAS-2 光谱仪的视向速度与来自凌星系外行星巡天卫星 (TESS) 的凌星测光数据的联合拟合表明，该行星质量为 $61.0^{+7.6}_{-7.9}\ M_\oplus$，半径为 $5.09^{+0.27}_{-0.26}\ R_\oplus$，轨道周期为 $5.056973^{+0.000016}_{-0.000018}$ 天，偏心率为 $0.091^{+0.096}_{-0.062}$。TOI-6651b 的整体密度为 $2.52^{+0.52}_{-0.44}\ \mathrm{g\ cm^{-3}}$，使其跻身于已知的少数几颗致密次土星之列，并成为 TESS 所探测到的最致密的行星。TOI-6651b 符合行星质量与宿主星金属量之间的正相关关系。我们发现该行星质量的很大一部分（约 87%）由核心中的岩石和铁等致密物质组成，而剩余质量由低密度的 H/He 包层构成。TOI-6651b 位于海王星沙漠的边缘，这对于理解塑造该沙漠边界的因素至关重要。TOI-6651b 的存在挑战了传统的行星形成理论，可能是合并事件或通过潮汐加热导致显著大气质量损失的结果，突显了在形成大质量致密次土星过程中动力学过程与大气演化之间复杂的相互作用。