NGTS-21b:一颗围绕贫金属K型矮星运行的膨胀超木星

我们报告了NGTS-21b的发现,这是下一代凌星巡天(NGTS)中发现的一颗围绕低质量恒星运行的大质量热木星。该行星质量与半径分别为 $2.36 \pm 0.21$ M$_{\rm J}$ 和 $1.33 \pm 0.03$ R$_{\rm J}$,轨道周期为1.543天。宿主为一颗K3V($T_{\rm eff}=4660 \pm 41$ K)贫金属(${\rm [Fe/H]}=-0.26 \pm 0.07$ dex)矮星,质量与半径分别为 $0.72 \pm 0.04$ M$_{\odot}$ 和 $0.86 \pm 0.04$ R$_{\odot}$。其年龄与自转周期分别为 $10.02^{+3.29}_{-7.30}$ Gyr 和 $17.88 \pm 0.08$ d,与观测到的中等偏低恒星活动水平相符。将NGTS-21b与目前已知具有相似平衡温度的凌星热木星比较,发现尽管其质量很大,却具有已测得的最大半径之一。无膨胀行星结构模型表明该行星大气膨胀了约$\sim21\%$,而膨胀模型预测的半径与观测一致,从而指向恒星辐照为NGTS-21b半径膨胀的可能起源。此外,NGTS-21b的体密度($1.25 \pm 0.15$ g/cm$^3$)在贫金属巨行星宿主([Fe/H] < 0.0)族群中亦属最大之列,有助于揭示金属丰度-行星密度参数空间中下降的上边界,这与核吸积形成模型一致。此类罕见行星系统(如NGTS-21)的发现,极大有助于更好地约束围绕低质量恒星运行的大质量行星的形成与演化机制。