外星行星系有個(gè)比地球?qū)?99 倍的木星世界

天文學(xué)家利用發(fā)現(xiàn)第一顆圍繞類太陽恒星的系外行星的望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了兩顆小海王星和一顆超級(jí)木星。

TOI-1736 行星系中圍繞類太陽恒星運(yùn)行的行星示意圖。

(圖片來源：Leandro de Almeida）。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)以類太陽恒星為中心的行星系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)都包含迷你海王星行星，其中一個(gè)還蘊(yùn)藏著一個(gè)巨大的 "超級(jí)木星 "世界，它們的質(zhì)量都比地球大很多倍。對(duì)這些星系的研究，可以讓我們更好地了解行星是如何圍繞類太陽恒星（也被稱為 "太陽類似物"）形成和演化的。

宇航員們利用宇航局的凌日系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）和南部上普羅旺斯天文臺(tái)（OHP）的1.93米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了這兩個(gè)行星系。OHP望遠(yuǎn)鏡在探測太陽系外行星或“系外行星”方面有著悠久的歷史。1995 年，天文學(xué)家 Michel Mayor 和 Didier Queloz 就是用這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了 51 Pegasi b，這是人們發(fā)現(xiàn)的第一顆圍繞類太陽恒星運(yùn)行的系外行星。

這兩個(gè)新發(fā)現(xiàn)的行星系至少有三顆系外行星，分別被命名為 TOI-1736 b、TOI-1736 c 和 TOI-2141 b，其且每一個(gè)都加入了系外行星目錄，自 20 世紀(jì) 90 年代中期以來，該目錄的條目數(shù)量已超過 5,500 個(gè)。

巴黎天體物理研究所科學(xué)家、研究的主要作者紀(jì)堯姆-赫布拉爾德（Guillaume Hébrard）與其合著者在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）雜志上發(fā)表了論文，文中寫道：“我們利用TESS測光數(shù)據(jù)和OHP 1.93米望遠(yuǎn)鏡上SOPHIE儀器獲得的光譜數(shù)據(jù)，對(duì)圍繞著太陽類似物TOI-1736和TOI-2141的兩個(gè)行星系統(tǒng)進(jìn)行探測，并對(duì)探測結(jié)果及其特征進(jìn)行了報(bào)告?！拔覀儗?duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的光譜分析，以獲得其主星的精確徑向速度和物理特性。”

TOI-2141：一顆古老恒星周圍的行星系統(tǒng)

赫布拉爾德及其同事發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)行星系統(tǒng)是TOI-2141，它距離地球大約250光年，圍繞著一顆恒星，其大小與太陽相當(dāng)，但似乎比太陽更古老。我們之所以知道這一點(diǎn)，是因?yàn)門OI-2141的恒星缺乏比氫和氦更重的化學(xué)元素，也就是所謂的 "金屬元素"。相比之下，我們擁有 46 億年歷史的太陽則富含此類金屬。研究小組通過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，該金屬元素的比例表明，這顆新研究的恒星大約有 75 億年的歷史。

這個(gè)系統(tǒng)中的行星TOI-2141 b在穿過母恒星表面時(shí)被發(fā)現(xiàn)，它擋住了來自恒星的部分光線，因此導(dǎo)致恒星在望遠(yuǎn)鏡的取景點(diǎn)上變得暗淡。研究小組能夠確定這顆行星的寬度約為地球的三倍，質(zhì)量約為地球的 24 倍，是一顆迷你海王星系外行星。

TOI-2141 b距離恒星約1200萬英里，約為地球與太陽距離的13%。這意味著這顆迷你海王星大約每18.3個(gè)地球日完成一次軌道運(yùn)行，這種距離也使它的溫度達(dá)到約840華氏度（450攝氏度）。

這顆行星的密度及其炎熱的表面溫度表明，其巖石核心周圍是充滿水蒸氣的大氣層。到目前為止，TOI-2141 b是在TOI-2141系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的唯一一顆行星，但研究小組還沒有排除其他更小行星圍繞這顆類太陽恒星運(yùn)行的可能性。

盡管第一個(gè)行星系統(tǒng)令人印象深刻，但研究小組發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)行星系統(tǒng)則卻更加獨(dú)特。

奇異的 TOI-1736

TOI-1736距離地球約290光年，比TOI-2141更加奇特。乍一看，它的主星并不起眼，與太陽年齡相仿，大約有 49 億歲，大小也與太陽差不多，只比太陽大 15%，溫度也差不多。然而，TOI-1736 系統(tǒng)之所以與眾不同，是因?yàn)樗闹餍巧嫌械诙w更小的伴星，這使得它成為一個(gè)雙星系統(tǒng)。

大質(zhì)量恒星通常存在于雙星系統(tǒng)中，但對(duì)于太陽這樣大小的恒星來說，這種雙星存在形式就比較罕見了，只有大約 44% 的太陽類似物有伴星。更奇怪的是，TOI-1736 的伴星距離主恒星非常遙遠(yuǎn)，研究小組發(fā)現(xiàn)的系外行星實(shí)際上只圍繞該系統(tǒng)的主恒星運(yùn)行。

更具體地說，赫布拉爾德及其同事在這個(gè)奇異的恒星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了兩顆行星。第一顆是另一顆迷你海王星，寬度大約是地球的2.5倍，質(zhì)量是地球的13倍。這顆名為TOI-1736 b的行星繞恒星運(yùn)行的距離僅為650萬英里，約為地球與太陽之間距離的7%，完成一個(gè)軌道運(yùn)行的時(shí)間約為7.1個(gè)地球日。TOI-1736 b與恒星的距離很近，這意味著它的溫度約為1500華氏度（800攝氏度）。

該系統(tǒng)的第二顆行星 TOI-1736 c 是一顆所謂的 "超級(jí)木星"，質(zhì)量約為地球的 2,800 倍，寬度約為木星的 9 倍，比地球?qū)?99 倍，令人驚嘆。

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TOI-1736 c距離它的恒星大約1.28億英里，大約是地球和太陽之間距離的1.3倍，這意味著它大約每570個(gè)地球日完成一次軌道運(yùn)行。這個(gè)距離也使這顆行星處于母恒星的宜居帶--在此距離下，水可以以液態(tài)存在。TOI-1736 c是一顆氣態(tài)巨行星，所以它沒有固體表面，但它可能有表面存在液體水的衛(wèi)星--這也許能使它們宜居？

這些問題的答案將隨著時(shí)間的推移而揭曉；與此同時(shí)，研究小組正在關(guān)注TOI-1736周圍似乎存在第三顆行星的一些跡象。不久之后，他們打算利用 OHP 的 SOPHIE 光譜儀對(duì)這一線索進(jìn)行研究。

BY: Robert Lea

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