“超級地球”與潮汐鎖定

新發現的行星有助于解決一個懸置已久的宇宙之謎。

目前對系外行星巨蟹座55 e的了解，這幅圖顯示了它的輪廓。

(圖片來源:航空航天局, 航空航天局, 加拿大標準協會, 達尼/運動員 (太空望遠鏡科學研究所))

每天都有越來越多的系外行星被發現。

行星總數5500顆以上，大多數已經被開普勒太空望遠鏡發現。過去的幾年里，宇航局的凌日系外行星測量衛星(TESS)一直在讓宇宙行星目錄穩步增長。

新南威爾士大學(University of New South Wales)博士生普里亞什庫馬爾·米斯特里(Priyashkumar Mistry)領導的一組科學家，利用統計方法梳理了TESS在夜空中的大量數據，報告了可能發現的8顆新的系外行星。更重要的是，根據宇航局的說法，這些行星被認為是“超級地球”，一類比地球大但比海王星小的系外行星。

迄今為止，TESS已經確認了近400顆系外行星，還有6977顆等待確認。這顆衛星觀察附近的恒星，等待恒星亮度的下降或波動。對天文學家來說，亮度下降表明，在地球和恒星之間可能有物體經過，它可能是一顆新的系外行星。

“如果這種軌道運動出現在地球和恒星之間，我們將觀察到被觀測恒星的亮度下降。這就是我們所說的凌日，”米斯特里告訴太空網。

米斯特里和他的團隊使用“使用統計工具驗證凌日系外行星”(VaTEST)項目來識別TESS數據中的異常現象，這些異常表明系外行星的存在。

統計工具對我們的需求在哪里?

亮度下降不僅是由凌日系外行星引起的。類似誤報還包括一顆恒星繞另一顆恒星運行(雙星系統)，或一個背景源，導致類似凌日的信號。

米斯特里解釋說，凌日法只能提供軌道天體的半徑。如果一顆行星大小的恒星，比如棕矮星或紅矮星在軌道上運行呢?天文學家通常會用一種叫做視向速度(RV)的方法來計算過境物體的質量，視向速度是軌道物體對其母星施加引力的速度。這就導致了恒星的小舞蹈，或者說“搖擺”。

然而，為了探測到RV信號，只觀察一顆恒星可能需要花費很多時間，尤其是如果這顆系外行星的軌道周期很長——研究人員沒有時間和資源。

然而，Va測試為米斯特里和他的團隊提供了另一種方法來確認這些凌日事件是否真的是系外行星軌道運行的結果。

“該工具接受過境數據和一些輸入，如過境深度、周期、TESS標識符等。然后開始對數據進行不同的模型擬合、概率計算。最后，計算誤報概率(FPP)，如果結果< 1%，即驗證這個凌日信號是行星凌日，”米斯特里說。

該統計工具得出，有八顆凌日事件可能是由一類 “超級地球”系外行星引起，六顆屬于 “基石行星”的區域，行星的特征有助于天文學家更好地了解系外行星的總體規模，有助于他們進一步的研究。

基石行星是什么?

要理解天文學概念“基石行星”，首先要理解半徑谷的涵義。半徑谷在地球半徑1.5到2倍之間的行星非常稀少，在已知的圍繞低質量和類太陽恒星運行的系外行星中，軌道周期不到100天。這個半徑范圍涵蓋了超級地球和另一類行星——亞海王星，它們是半徑小于海王星（大于地球）的系外行星。

為什么會存在這種稀缺性?一些理論認為，這可能是由于光蒸發質量損失，即來自母星的強烈輻射會隨著時間的推移逐漸剝離行星的大氣層。這表明這個關鍵區域內的行星主要由巖石組成，但觀察結果尚未證實。

“為了理解這種矛盾，我們需要越來越多的關鍵區域行星。它也使得驗證系外行星研究變得有趣，”米斯特里解釋說。將更多的關鍵行星添加到系外行星目錄，使用詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)進行后續觀測，有助于天文學家解決哪種解釋最適合系外行星的謎團。

這些超級地球中有可能存在生命嗎?

—在附近恒星的宜居帶發現了兩顆“超級地球”系外行星。

—是什么讓一顆行星適合居住? 我們的假設可能是錯誤的。

—10顆可能存在外星生命的系外行星。

雖然超級地球的名字中確實有“地球”，與它們孕育生命的潛力有所區別。相反，生命可能會很難在米斯特里和他的團隊目前發現的任何超級地球上存續。因為行星離它們的母星很近。“它們與宿主恒星的距離比水星與太陽的距離還要近，”米斯特里說。通常它們是潮汐鎖定的，行星的一邊永遠朝向著恒星，而另一邊永遠籠罩在黑暗中。它要么處于炙熱的溫度中，要么處于冰寒世界，這兩種溫度狀態都不適合生命生存。“但誰知道呢。宇宙充滿了如此多的意外，”米斯特里打趣道。在預印本服務器arXiv上可以找到關于8個超級地球的研究，該論文目前正在澳大利亞天文學會出版物上進行審查。

BY:Conor Feehly

FY:jane

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來源: 天文在線