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首次!在一个有趣的“三体”系统中,科学家发现了第一颗类地行星

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

自从1992年发现太阳系以外的第一颗行星以来,系外行星领域一直在蓬勃发展,其中有很多有趣的发现。从围绕中子星运行的钻石行星到围绕处女座恒星运行的巨大粉色行星,世界各地的望远镜都在竞相寻找最新的(双子星宝石一般的星球),特别感兴趣的是类地行星。由芝加哥大学领导的研究小组有报告称,TESS在可居住区发现了第一颗类似地球大小的行星,它周围的环境令天文学家感到非常惊讶。

在所有正确的地方寻找行星,我们人类喜欢问的最大的问题是“宇宙中存在生命吗”和“宇宙中存在像我们这样带着行星的太阳系吗”?

为了回答这些问题,天文学者建设了更大和更多的望远镜来尝试找到存在于我们周边之外的行星,特别是那些和我们自己的世界相像的。

开普特计划于2009年开始实施,是专门勇于探索那些围绕着类太阳恒星在类地球轨道上运行的类地球行星,主要是为了学习它们在这个宇宙中的共性。这个计划有很多惊奇的发现,比如一个有着地球密度的外行星,一个处于双星系统中的行星,第一个和地球大小类似的处于恒星宜居地带并绕着只有一半太阳大小的M矮星轨道运行。开普特拓展计划,又称K2,专注于低密度恒星而且已经发现了几百个小行星,有一些行星甚至处于它们恒星的宜居地带。开普勒和开普勒拓展计划已经发现了超过3000个新的系外行星。系外行星一般非常小而且距离我们很远,所以很难发现它们。

天文学者用四种方法:中天法(观察当一颗行星经过一颗恒星面前或者使恒星消失时,恒星变暗的程度),摆动法(观察一颗行星或者恒星围绕其质量的共同中心的运动),直接成像(意味着直接拍一张行星的照片,这种方法直接但是困难且有限制),和微透镜(这种方法用于来自遥远的恒星的光在一个恒星/行星系统周围发生弯曲)。

TESS,又称穿越外行星勘测卫星,于2018年开始使用,用中天法探测围绕太阳最近的邻居运行的小行星。在今天的研究中,我们讨论被发现于M矮星宜居地带的类地球行星的第一种结果,行星处于奇怪的三恒星系统中。

被TESS发现的主恒星的光变曲线,这条粉色的线表示恒星在行星划过时变暗的程度,蓝色的是真实值。

了解主恒星的属性是决定周围行星可居住性的关键。在宇宙中,M型红矮星比太阳更小,更暗但是在宇宙中更常见。这个团队发现的在这个行星周围的恒星被称为 TOI 700。

为了确定它的基本属性,比如质量和温度,这个团队使用了三种不同的方法去验证他们的结果。 根据已知光谱和已检验出的光谱能量分布。

他们推断出这个恒星的有效温度是3,480K,(大约是太阳温度的三分之二),它的质量和半径大约是太阳的一半。在这五年中,他们没有在这颗恒星上发现耀斑,这表明它的磁活动很低,这使得它更适合居住。

适居带和三大行星

通过分析当行星围绕时恒星有多暗,这个团队确定它有三颗恒星。这些行星从内到外(分别叫做 TOI 700 b,TOI 700 c,TOI 700 d)的半径分别为1.01 ± 0.09地球半径, 2.63 ± 0.4地球半径, 和 1.19 ± 0.11地球半径 。

图一展示了行星使恒星变暗多少的程度。

TOI 700 b,TOI 700 d 的大小和地球的大小相似,TOI 700 c 则是一颗亚海王星类型的行星。TOI 700 d和地球一样有大约90%的能量来源于太阳,这使它成为恒星的适居带。

发现这些行星后,这个团队用许多不用的软件包来验证他们的发现。

这三颗行星以小于1%的错误率通过测试。(可能由于信号等其他因素的影响,比如仪器噪音。)

b,c,d行星的质量分别为1.07倍地球质量,7.48倍地球质量,1.72倍地球质量。

所以海王星是怎样被夹在中间了呢?

最大的行星反而是在系统的中央,这一现象有点令人费解。因为一个给定系统内的行星通常有着相似的重量。以我们的太阳系为例,内层的行星很小并且是岩态的,而外层的行星虽然会更大但更偏气态。然而在这个系统中,低密度的气态行星被那些有着相似体积大小的但是密度更大的岩态行星夹在了中间。图2通过与其他系统对比的方式展示了这种行星。研究小组猜想,这可能是因为在两个内行星快速形成并且正在合成大量气态包层时,其中更靠外层的那个行星形成的速度更慢,合成的气体更少。因此,最内层行星以某种方式丢失了它的包层。也有可能是因为,最中间的那个行星其实是在最外层行星的外侧形成的,但是通过某种方式迁移到了内侧。然而我们并不清楚这个过程是怎么发生的。这种奇特的系统可能很难被解释,但是它为探索复杂的多行星系统形成机制提供了一个丰富的实验室。

图2:TOI 700 行星系统与其他已知系统的比较。底部坐标轴表示相较于地球的流量(也可以说是行星接收的能量),顶部坐标轴表示距离。[Gilbert et al. 2020]

30年前,我们甚至都不知道行星还能存在其他恒星周围。但是现在,我们知道了数以千计的这种行星,而且部分行星甚至可能是宜居的。类似本文中这种系外行星的新发现,正在动摇着行星形成领域,并且让我们重新思考了什么样的恒星能够承载行星以及行星是怎样形成的这些问题。随着时间的推移,类似詹姆斯韦伯太空望远镜这种新型望远镜将会开始工作,我们对外星行星的理解将进一步扩大。谁又知道我们将会找到怎样奇怪的系外行星呢!

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.Astrobites-。,Liebe。,--

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翻译:天文志愿文章组-快速翻译小分队

联合署名。,Liebe。,--,

审核:天文志愿文章组-

排版:零度星系

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1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https:///2020/02/18/the-tess-missions-first-earth-like-planet-found-in-an-interesting-trio/

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