WASP-107b 的密度更低：行星气体包层吸积与轨道迁移物理的案例研究

WASP-107b 的质量处于海王星量级而半径与木星相当，这对行星形成理论提出了挑战。同时，该行星的低表面重力与恒星的高亮度也使其成为大气表征最有利的目标之一。在此，我们展示了对 WASP-107 系统长达 4 年的 Keck/HIRES 视向速度（RV）后续观测项目的结果，并详细研究了支配其气体包层吸积的物理过程。我们揭示 WASP-107b 的质量仅为 1.8 个海王星质量（$M_b = 30.5 \pm 1.7$ $M_\oplus$）。由此产生的极低密度表明，除非其显著膨胀，否则 WASP-107b 的 H/He 包层质量分数 $> 85$%。在 3$\sigma$ 置信度下对应的核质量 $<4.6$ $M_\oplus$，显著低于传统认为触发大规模气体包层吸积所必需的核质量。我们证明这一大气体-核质量比最合理的解释是：在 $\gtrsim 1$ AU 处 onto 低不透明度、无尘大气开始吸积，并随后迁移至现今的 $a_b = 0.0566 \pm 0.0017$ AU。除 WASP-107b 外，我们还探测到第二颗更质量的行星（$M_c \sin i = 0.36 \pm 0.04$ $M_{J}$）位于宽偏心轨道（$e_c = 0.28 \pm 0.07$），其可能影响 WASP-107b 的轨道迁移与自旋-轨道错位。总体而言，我们新的 RV 观测与包层吸积建模为 WASP-107b 的有趣性质及系统形成历史提供了关键见解。展望未来，WASP-107b 将是理解气体包层吸积物理的基石行星。