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TESS望遠鏡發(fā)現(xiàn)奇特“迷你海王星” 質(zhì)量是地球23倍

發(fā)布時間:2019-02-13 16:53:47 來源:新浪科技 責(zé)任編輯:caobo

北京時間2月13日消息,據(jù)國外媒體報道,美國國家航空航天局(NASA)用于搜尋行星的新型太空望遠鏡又發(fā)現(xiàn)了一顆系外行星,這是該任務(wù)自2018年4月18日發(fā)射以來確認的第3顆系外行星。

利用TESS前三個月的觀測數(shù)據(jù),科學(xué)家確認了一顆新的系外行星HD 21749b。這是一顆“迷你海王星”,其大小是地球的3倍,質(zhì)量卻是地球的23倍。它距離地球約53光年,圍繞的母恒星大小與太陽相仿。

TESS衛(wèi)星將在為期兩年的主任務(wù)期中覆蓋整個天空。目前該任務(wù)已經(jīng)在鄰近恒星系中發(fā)現(xiàn)了3顆相對較小的系外行星。

NASA科學(xué)家在1月7日宣布,凌日系外行星巡天衛(wèi)星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱TESS)發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞恒星HD 21749運行的行星。該恒星距離地球約53光年,位于星光黯淡的網(wǎng)罟座(Reticulum)。

如果以太陽系的標(biāo)準(zhǔn)來看,這顆新發(fā)現(xiàn)的行星相當(dāng)古怪。它是一顆“迷你海王星”(sub-Neptune或mini-Neptune,指實際質(zhì)量低于太陽系的天王星和海王星,但特征卻和海王星相當(dāng)類似的系外行星),大小是地球的3倍,這意味著它很可能是氣體行星,而非像地球一樣的巖石行星。該行星被稱為HD 21749b,其密度可能比我們已知的其他氣體行星更高,因為它的質(zhì)量是地球的23倍。

“我們認為這顆行星的氣體組成不會像海王星或天王星一樣,它們主要由氫氣組成,而且相當(dāng)蓬松,”發(fā)現(xiàn)團隊負責(zé)人、麻省理工學(xué)院科維理天文與天體物理研究所的博士后研究者戴安娜·德拉戈米爾(Diana Dragomir)在一份聲明中說,“這顆行星很可能具有和水一樣的密度,或者一個很厚的大氣層。”

恒星HD 21749的亮度與太陽相仿,HD 21749b圍繞其運轉(zhuǎn)一周的時間是36地球日。發(fā)現(xiàn)團隊表示,這顆系外行星的表面溫度平均約為150攝氏度。研究人員還發(fā)現(xiàn)了該恒星系統(tǒng)中另一顆較小行星的線索。這顆潛在的行星軌道周期約為7.8地球日。如果能夠證實,這將是TESS發(fā)現(xiàn)的第一顆大小大致與地球相當(dāng)?shù)南低庑行恰?/p>

TESS于2018年4月發(fā)射到地球軌道,其主要任務(wù)是搜尋地球附近300光年內(nèi)的恒星是否有行星存在。與NASA不久前燃料耗盡的開普勒太空望遠鏡(發(fā)現(xiàn)了約70%的已知系外行星)類似,TESS也是利用凌日法來搜尋系外行星。換句話說,它會搜尋行星從母恒星前方經(jīng)過時引起的細微的恒星亮度下降。

在搜尋過程中,TESS將天空劃分成互相重疊的區(qū)域,一次對每個區(qū)域進行27天的研究。在為期兩年的主要任務(wù)結(jié)束時,TESS將覆蓋整個天空。相比之下,開普勒太空望遠鏡在主任務(wù)中只持續(xù)觀察了一小片區(qū)域,同時監(jiān)視大約15萬顆相對遙遠的恒星。

焦點的轉(zhuǎn)移使TESS很難尋找那些遠離母恒星、軌道周期很長的行星。事實上,HD 21749b對TESS來說就非常遙遠;該任務(wù)發(fā)現(xiàn)的另外兩顆行星,Pi Mensae b和LHS 3844b,其軌道周期分別是11小時和6.3天。

“對于一顆如此亮度的恒星來說,這是最涼爽的一顆小型行星,”德拉戈米爾說道。“我們對熱行星的大氣層了解很多,但由于很難找到軌道距離恒星較遠,因而也較涼爽的小型行星,我們對這些更小、更冷的行星還無法了解更多,”她補充道,“但是這一次,我們很幸運地發(fā)現(xiàn)了這一顆,現(xiàn)在可以更深入地研究它了。”

發(fā)現(xiàn)團隊最初是在TESS的“扇區(qū)1”數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了來自HD 21749恒星系的信號。研究人員一開始不知道這個耐人尋味的信號究竟是由行星產(chǎn)生的,還是母恒星活動的變化引起的,于是德拉戈米爾和同事們分析了另一個儀器——高精度徑向速度行星搜索器(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher ,簡稱HARPS)的觀察數(shù)據(jù)。該儀器安裝在智利拉西拉天文臺的ESO 3.6米望遠鏡上。

HARPS發(fā)現(xiàn)行星的方法主要是檢測恒星回應(yīng)行星引力牽拉作用的微小速度變化。十年前,另一組天文學(xué)家已經(jīng)利用HARPS對HD 21749系統(tǒng)進行了研究。他們也發(fā)現(xiàn)了一個信號,但還無法確定是否來自行星。

在HARPS數(shù)據(jù)中,德拉戈米爾及其團隊發(fā)現(xiàn),HD 21749系統(tǒng)的信號每36天重復(fù)一次。他們認為應(yīng)該可以在TESS的“扇區(qū)3”數(shù)據(jù)中再次發(fā)現(xiàn)這一信號。結(jié)果證實了他們的推斷。研究團隊分析的TESS數(shù)據(jù)是在2018年7月25日至10月14日收集的。

德拉戈米爾和她的團隊還利用了Planet Finder光譜儀(安裝在智利拉斯坎帕納斯天文臺的麥哲倫Ⅱ望遠鏡上)的數(shù)據(jù),證實了這一發(fā)現(xiàn),并進一步確定了HD 21749b的質(zhì)量和軌道參數(shù)。

“涉及的探測工作相當(dāng)多,而且有合適的人在適當(dāng)?shù)臅r間進行工作,”德拉戈米爾說,“但我們很幸運,我們捕捉到了信號,而且它們非常清晰。”

研究人員在近日于西雅圖舉行的第233屆會議上宣布了這一發(fā)現(xiàn)。他們還向《天體物理期刊》(Astrophysical Journal Letters)提交了關(guān)于此次發(fā)現(xiàn)的論文。

TESS的探索之旅剛剛開始。NASA官員表示,該任務(wù)已經(jīng)標(biāo)記了數(shù)百顆候選行星,其最終確認的發(fā)現(xiàn)將數(shù)以千計。而且,其中一些行星將距離地球足夠近,使天文學(xué)家可以用更強大的儀器——比如耗資89億美元的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(James Webb Space Telescope,簡稱JWST)——對它們進行研究。JWST是哈勃太空望遠鏡和斯皮策空間望遠鏡的后繼計劃,預(yù)計將在2021年發(fā)射。

標(biāo)簽: 迷你海王星

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