Med namnet TOI 5205b befinner sig gasjätten i storleken Neptunus på en vilt excentrisk bana runt en solliknande stjärna, och svänger från ett avstånd på 60 miljoner miles (100 miljoner km) till 200 miljoner miles (320 miljoner km) bort var 111:e dag.
Denna mycket långsträckta omloppsbana och planetens relativt låga massa på cirka 38 jordmassor hjälper astronomer att kasta ljus över den dåligt förstådda tonåren i gasjättarnas liv. Särskilt TOI 5205bs märkliga omloppsbana antyder att planetens bildning avbröts, möjligen av ett möte med en annan jätteplanet i dess system, som spred den växande planetens steniga kärna och störde ansamlingen av gas från dess födelseskiva.
"Det här är en av de mest extrema jätteplaneterna vi har sett hittills", säger astronomen Jessica Libby-Roberts från University of Texas i Austin, huvudförfattare till studien publicerad i The Astrophysical Journal Letters.
"Det är ett mycket utmanande objekt att passa in i våra nuvarande modeller av hur gasjättar bildas och utvecklas."
Som namnet antyder upptäckte uppdraget Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ursprungligen TOI 5205b 2021. När Libby-Roberts undersökte ljuskurvor från denna rymdbaserade jägare av små dippar i en stjärnas ljusstyrka orsakade av kretsande exoplaneter, märkte Libby-Roberts att planetens transiterna var för korta och placerade konstigt långt ifrån varandra med tanke på systemets beräknade omloppsperiod.
"I TESS-varningen vi fick, stod det att perioden var ungefär 20 dagar eller något, och det verkade genast inte rätt bara från att titta på ljuskurvorna," sa Libby-Roberts. "De såg mycket mer konsekventa ut med en period på cirka 111 dagar, så det gjorde mig upphetsad."
Uppföljande markbaserade observationer som samlats in av Libby-Roberts och kollegor med hjälp av högupplösta spektrografer, som studerar ett objekts absorption och emission av ljus, bekräftade systemets verkliga omloppsperiod. Dessa mätningar förfinade också planetens massa, vilket är viktigt för att förstå dess densitet, tillsammans med andra ledtrådar till TOI 5205bs evolutionära väg.
Aktuella teorier tyder på att gigantiska gasplaneter som Jupiter eller Saturnus bildas från ansamlingar av is, damm och organiska molekyler i de kalla delarna av en protoplanetär skiva - den roterande tallriken av material som omger en ung stjärna och ur vilken planeter föds.
När den fasta kärnan bygger upp till cirka 10 gånger jordens massa, blir den tillräckligt massiv för att dra till sig ett svullet hölje av gas från omgivningen. Ju mer massivt gashöljet blir, desto mer gas drar det till sig genom gravitationskraften. Denna skenande process är det som gör att vissa planeter kan växa till jättar.
Eftersom TOI 5205bs beräknade ålder är cirka 100 miljoner år, erbjuder den forskare en möjlighet att direkt studera denna process för "rinnande gastillväxt" och undersöka villkoren för en gigantisk planets tonårstid.
Men TOI 5205bs udda omloppsbana utgör en utmaning för enkla scenarier för kärntillväxt, som förutsäger jämna, nästan cirkulära banor. Astronomer tror att möten mellan jätteplaneter kan vara en vanlig företeelse under exoplanetbildning, vilket påverkar deras utveckling och förändrar deras omloppsbanor. I fallet med TOI 5205b tyder simuleringar på att planeten troligen startade på en ganska cirkulär bana men upplevde ett nära möte med en annan jätteplanet i systemet för cirka 10 miljoner år sedan.
Denna gravitationsinteraktion spred betydligt TOI 5205bs steniga kärna och störde planetens mjuka gasansamling, vilket resulterade i dess lägre massa och excentriska omloppsbana.
"Jag har tänkt på det här systemet så mycket, och jag har så många fler frågor," sa Libby-Roberts. "Jag ser verkligen fram emot framtida studier för att förstå mer om systemets dynamik och historia och hur det slutade med denna mycket excentriska bana."
Libby-Roberts och kollegor planerar att leta efter ytterligare planeter i systemet och observera TOI 5205b i andra våglängder, såsom infraröd, för att bättre förstå planetens atmosfär, sammansättning och mängden stjärnljus den reflekterar.
