超越热木星 TESS发现迄今轨道最长的系外行星

2023年09月02日 00:10 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在太阳系外已知存在的 5000 多颗行星中,大多数都以惊人的距离围绕恒星运行。在已确认的系外行星中,80%以上的行星的轨道都短于 50 天,这些可爱的世界距离恒星的距离至少是水星距离太阳的两倍,有些甚至比水星距离太阳更近。

TOI-4600-System-1536x1091.webp

艺术家描绘的 TOI-4600 系统中的两颗行星和恒星。资料来源:Tedi Vick

天文学家开始大致了解这些行星的形成、演变和组成。但对于轨道周期较长的行星来说,情况就模糊得多了。轨道长达数月至数年的遥远世界更难被探测到,因此它们的特性也更难辨别。

现在,长周期行星的名单上又增加了两颗。麻省理工学院、新墨西哥大学和其他机构的天文学家发现了一个罕见的系统,该系统包含两颗长周期行星,围绕着距离地球815光年的附近恒星TOI-4600运行。

研究小组发现,这颗恒星上有一颗内行星,其轨道周期为82天,与水星的轨道周期相似,而第二颗外行星每482天绕行一圈,介于地球和火星的轨道之间。

NASA-TESS-in-Space-1536x863.webp

图示:NASA 的凌日系外行星巡天卫星(TESS)正在工作。资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

解读 TESS 的数据

这项宝贵的发现是利用美国国家航空航天局(NASA)的凌日系外巡天卫星(TESS)的数据得出的,TESS是麻省理工学院领导的一项任务,负责监测最近的恒星,寻找系外行星的迹象。这颗新的、距离更远的行星是 TESS 迄今探测到的周期最长的行星。它也是最冷的行星之一,温度约为华氏零下117度,而内部行星的温度则为华氏170度。

这两颗行星都可能是气态巨行星,类似于木星和土星,不过内行星的成分可能更多的是气体和冰的混合。这两颗行星弥补了"热木星"与我们太阳系中更冷、周期更长的气态巨行星之间的差距。"热木星"是一种舒适的短轨道行星,占系外行星发现的大多数。

团队成员、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所技术人员凯瑟琳-赫塞(Katharine Hesse)说:"这些周期较长的系统是一个相对未被探索的范围。我们正试图找出我们的太阳系与我们发现的其他太阳系的比较,我们确实需要这些更边缘的例子来更好地理解这种比较。因为我们发现的很多系统看起来都不像我们的太阳系。"

赫塞和她的同事们,包括第一作者、新墨西哥大学(UNM)研究生伊斯梅尔-米列斯(Ismael Mireles),于8月30日在《天体物理学期刊通讯》(Astrophysical Journal Letters)上发表了他们的研究成果。

TESS如何运行

TESS 监测最近的恒星,寻找系外行星的迹象,方法是对准一片天空,连续 30 天测量该区域恒星的亮度,然后再转向下一片天空。科学家们使用"管道"或算法搜索,对测量结果进行梳理,寻找可能由行星从恒星前方经过造成的亮度下降。

2020 年,一条管道发现了一颗恒星可能从北部天空的天龙座附近经过。这颗恒星被归类为TOI-4600(TESS感兴趣的天体)。TESS单次凌日行星候选者工作组对最初的凌日进行了详细研究,该工作组由麻省理工学院、UNM大学和其他地方的科学家组成,他们在单次凌日事件中寻找长周期行星的迹象。

赫塞指出:"对于像TESS这样的任务来说,它只能对天空中的每个区域进行30天的观测,你确实需要增加观测次数,才能获得足够的数据来发现轨道长于一个月的行星。"

研究小组在 TESS 数据的其他区域寻找这颗恒星,最终又发现了三次与第一次类似的凌日。从这四次凌日中,科学家们可以确定,凌日源是一颗行星--TOI-4600b,其轨道相对较长,为 82 天。研究小组还发现了第五次凌日,但与其他信号不同步。他们想知道 这次凌日会不会是另一颗恒星暂时遮挡了第一颗恒星?或者是第二颗绕行行星?

发现巨行星

2021 年,当米雷莱斯加入研究小组后,他接手了研究小组的工作,从 TESS 上寻找更多的观测数据,以解释最后一次令人费解的凌日现象。

米雷莱斯回忆说:"每下来一个数据扇区,我都会看看是否有第二次凌日,前五个扇区都没有。然后,在去年 7 月,我们看到了一些东西。"

实际上,他们看到了两件事情:一次凌日出现在同一个82天的周期内,这进一步证实了一颗长期运行的行星的存在;第二次凌日是在前一次不同步的凌日964天后被探测到的。后两次凌日的深度或变暗的光量相似,这表明这两次凌日都是由一个天体产生的,该天体每 964 天或每 482 天绕恒星运行一次。研究小组推断,毕竟 TESS 根本就没有朝恒星的方向观测,因此无法捕捉到行星在 482 天时穿越恒星。研究小组使用一个模型模拟了行星在两种轨道周期下的情况,得出的结论是482天的轨道更有可能。

为了进一步确认他们已经发现了两颗长周期行星,研究人员使用多台地面望远镜对这颗恒星进行了重点观测。这些观测结果帮助研究小组排除了假阳性的情况,比如第二颗恒星使主星黯然失色。最后,他们得出结论,这颗恒星确实拥有两颗长周期行星: TOI-4600b是一颗温暖的、类似木星的巨行星;TOI-4600c是一颗结霜的、更冰冷的巨行星,也是迄今为止TESS探测到的周期最长的行星。

"我们在一个系统中看到两颗巨行星是比较罕见的。我们习惯于看到靠近恒星的热木星,通常不会发现它们的伴星,更不用说巨型伴星了。这个系统的构造比较独特。"

两颗行星之间的距离与水星和火星之间的距离差不多,这意味着该系统中可能还有其他行星。

"我们想看看是否有更多行星的证据,"Mireles 说。我们想看看是否有证据表明存在更多的行星,"Mireles 说,"潜在的行星肯定有很大的空间,要么在更近的地方,要么在更远的地方。我们的研究表明,TESS既能发现暖木星,也能发现冷木星。"

对文章打分

超越热木星 TESS发现迄今轨道最长的系外行星

1 (50%)
已有 条意见

    最新资讯

    加载中...

    编辑精选

    加载中...

    热门评论

      Top 10

      招聘

      created by ceallan