天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时

2021年12月03日 10:32 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

超短周期行星是小型的、紧凑的世界,它们会在近距离内围绕其恒星旋转且在不到24小时内完成一个轨道--以及一个单一的、炙热的年份。至于这些行星是如何以如此极端的配置出现则是系外行星科学的一个持续之谜。现在,天文学家已经发现了一颗超短周期的行星(USP),它也是超轻的行星。

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这颗行星被命名为GJ 367 b,绕其恒星运行的时间仅为8小时。这颗行星约有火星那么大,质量只有地球的一半,这使它成为迄今为止发现的最轻的行星之一。

GJ 367 b围绕着一颗距离我们太阳31光年的附近恒星运行,它的距离足够近,研究人员可以确定这颗行星的特性,而这些特性是以前探测到的南极星无法做到的。比如研究小组确定GJ 376 b是一颗岩质行星,它可能包含一个铁和镍的固体核心,类似于水星的内部。

由于GJ 376 b极度接近其恒星,天文学家估计它受到的辐射比地球从太阳接受的辐射多500倍。因此,这颗行星的日面沸腾度高达1500摄氏度。在这样的极端温度下,任何实质性的大气层都会早已蒸发掉,同时还有任何生命的迹象。

不过这颗行星会有可居住的伙伴。它的恒星是一颗红矮星或说是M型矮星--这种类型的恒星通常会承载多颗行星。在这样一颗恒星周围发现的GJ 367 b指出了这个系统中存在更多行星的可能性,而这可以帮助科学家了解GJ 376 b和其他超短周期行星的起源。

研究团队成员、MIT卡夫里天体物理学和空间研究所的高级研究科学家George Ricker说道:“对于这类恒星,宜居区将是在两到三周的轨道之间。由于这颗恒星离我们如此之近并且如此明亮,我们有很大的机会看到这个系统中的其他行星。这就像有一个标志说:‘看这里有额外的行星!’”

该小组的结果发表在《科学》上。这项研究由德国航空航天中心行星研究所的研究人员领导,另跟一个国际研究小组合作,其中包括MIT的共同作者Ricker、Roland Vanderspek和Sara Seager。

确认测试

这颗新行星是由NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)发现,这是一项由MIT领导的任务,Ricker是这项任务的首席研究者。TESS负责监测天空中最近的恒星的亮度变化。科学家们通过TESS的数据寻找凌日或星光的周期性下降以发现一颗行星正在穿越并短暂地阻挡一颗恒星的光线。

在2019年约一个月的时间里,TESS记录了南部天空的一片区域,其中包括GJ 376号星。MIT和其他地方的科学家们通过分析这些数据检测到了一个具有超短、8小时轨道的凌日天体。他们进行了几次测试以确保该信号不是来自“假阳性”来源。

在确认该天体确实是一颗超短周期的行星之后,研究人员使用高精度径向速度行星搜索器(HARPS)对该行星的恒星展开了更仔细的观察,该仪器安装在欧洲南方天文台在智利的望远镜上。

通过这些测量,他们确定该行星是迄今为止发现的最轻的行星之一,其半径为地球的72%,质量为地球的55%。这样的尺寸表明,这颗行星可能拥有一个富含铁的核心。

研究人员随后缩小了该行星内部组成的各种可能性,发现最符合数据的方案显示,铁核心可能占该行星内部的86%,与水星的组成相似。

MIT首席研究科学家Vanderspek表示:“我们发现了一颗火星大小的行星,它具有水星的构成。它是迄今为止探测到的最小的行星之一,并且它在一个非常紧密的轨道上围绕一个M型矮星旋转。”

随着科学家们对GJ 367 b及其恒星的继续研究,他们希望能探测到该系统中其他行星的信号。这些行星的属性--如它们的间距和轨道方向--可以为GJ 367 b和其他超短周期的行星是如何形成的提供线索。

TESS团队成员Natalia Guerrero指出:“了解这些行星是如何跟它们的宿主恒星如此接近的,这有点像一个侦探故事。为什么这颗行星缺少外层大气?它是如何靠近的?这个过程是和平的还是暴力的?希望这个系统能让我们有更多的了解。”

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