发现警报: 宜居带有一颗“超级地球”
一颗新发现的“超级地球”位于其母星的宜居带，可能有一个大小与地球差不多的伴星。
NASA的TESS发现行星系统的第二个地球大小的世界
利用NASA的凌日系外行星勘测卫星（TESS）的数据，科学家们已经确定了一个地球大小的世界，称为TOI 700 e，在其恒星的宜居带内运行——这是一个行星表面可能出现液态水的距离范围。这颗行星的大小是地球的95%，而且很可能布满岩石。 天文学家此前在这个星系中发现了三颗行星，分别是TOI 700 b、c和d。行星d也在宜居带内运行。但是科学家们需要额外一年的TESS观测来发现TOI 700e。 “这是我们所知的仅有的几个拥有多颗小型宜居带行星的系统之一。”NASA位于南加州的喷气推进实验室的博士后艾米莉·吉尔伯特说。“这使得TOI 700系统成为一个令人兴奋的后续系统。e行星比d行星小10%左右，所以该系统还显示了额外的TESS观测如何帮助我们发现越来越小的世界。” 吉尔伯特代表她的团队在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上公布了这一结果。一篇关于新发现行星的论文被《天体物理学杂志通讯》接收。 观看以了解TOI 700 e，这是一颗新发现的地球大小的行星，它有一个地球大小的兄弟行星。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt/NASA’s Goddard Space Flight Center TOI 700是一颗小而冷的M矮星，位于大约100光年远的南部多拉多星座。2020年，吉尔伯特和其他人宣布发现了地球大小、宜居带行星d，这颗行星的公转周期为37天，另外还有两颗行星。 最里面的行星，TOI 700 b，大约是地球大小的90%，每10天绕恒星一周。TOI 700 c比地球大2.5倍多，每16天完成一次公转。这些行星可能被潮汐锁定，这意味着它们公转轨道上仅自转一次，因此一面总是朝向恒星，就像月球的一面总是朝向地球一样。 TESS一次监测大约27天的大片天空，称为扇区。这些长时间的观测使卫星能够从我们的角度跟踪行星在其恒星前方掠过所导致的恒星亮度变化，这一事件被称为凌日。该任务使用这一策略从2018年开始观测南方天空，然后转向北方天空。2020年，它返回南部天空进行额外观测。额外的一年数据使该团队得以细化原始行星的大小，比最初的计算结果小了10%左右。 “如果这颗恒星离我们更近一点，或者这颗行星更大一点，我们可能就能在TESS数据的第一年发现TOI 700e。”马里兰大学帕克分校的博士研究生、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的研究生本·霍德说。“但这个信号太微弱了，我们需要额外一年的凌日观测来识别它。” TOI 700 e也可能被潮汐锁定，绕其恒星运行一周需要28天，行星e位于行星c和d之间，处于所谓的乐观宜居带。 科学家们将乐观适居带定义为在行星历史上某个时刻可能存在液态表面水的恒星的距离范围。这一区域延伸到保守适居带的两侧，研究人员假设在这一范围内，液态水可能会在行星的大部分生命周期中存在。TOI 700 d在该区域运行。 在这一地区发现地球大小的其他系统有助于行星科学家进一步了解我们太阳系的历史。 吉尔伯特说，对TOI 700系统的后续研究正在进行，包括太空和地面观测站，这可能会对这一罕见系统产生进一步的见解。 “TESS刚刚完成了第二年的北方天空观测。”研究天体物理学家、戈达德TESS副项目科学家艾莉森·杨布拉德说。“我们期待着隐藏在任务数据宝藏中的其他令人兴奋的发现。” TESS是NASA的天体物理探测任务，由位于马萨诸塞州剑桥的麻省理工学院领导和运营，由NASA戈达德太空飞行中心管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司；NASA位于加州硅谷的艾姆斯研究中心；马萨诸塞州剑桥的哈佛和史密森天体物理中心；麻省理工学院林肯实验室；巴尔的摩太空望远镜科学研究所。全球十几所大学、研究机构和天文台都参与了此次任务。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-tess-discovers-planetary-system-s-second-earth-size-world
公民科学家在NASA TESS数据中发现了类似木星的行星
华盛顿贝尔维尤的汤姆·雅各布斯喜欢寻宝。自2010年以来，这位前美国海军军官一直参与在线志愿者项目，让任何感兴趣的人——“公民科学家”——通过NASA的望远镜数据，寻找系外行星的迹象。 现在，雅各布斯帮助发现了一颗距离地球379光年的巨型气态行星，它围绕着一颗与太阳质量相同的恒星运行。这颗木星大小的行星对天文学家来说很特别，因为行星上的一年有261天，比太阳系以外的许多已知巨型气态行星要长。这一结果还表明，这颗行星与它的恒星的距离仅比金星与太阳的距离略远一点。这一发现发表在《天文学杂志》上，并于1月13日在美国天文学会虚拟新闻发布会上发表。 这幅插图描绘了一颗名为TOI-2180 b的类木星系外行星。它是在NASA的凌日系外行星勘测卫星的数据中发现的。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/R. Hurt 要发现这颗行星并确定它的大小和质量，需要专业天文学家和像雅各布斯这样的公民科学家进行大量合作。加州大学河滨分校天文学家、该研究的主要作者保罗·达尔巴说：“为了跟踪这颗行星，他们进行了一场全球联合行动，因为我们都需要一起追踪它，以密切关注这颗特定的行星。” “发现和出版TOI-2180 b是一项伟大的团队努力，证明了专业天文学家和经验丰富的公民科学家可以成功地合作，”雅各布斯说。“这是最好的协同作用。” 这个发现是如何发生 这颗新发现的行星的特征隐藏在NASA的凌日系外行星勘测卫星（TESS）的数据中。利用TESS数据，科学家们寻找附近恒星亮度的变化，这可能表明存在绕轨道运行的行星。 雅各布斯是一群公民科学家中的一员，他们研究TESS数据，通过观察恒星的亮度随时间的变化来寻找新的行星。当专业天文学家使用算法自动扫描来自恒星的数以万计的数据点时，这些公民科学家使用一个由艾伦·R·施密特创建名为LcTools的程序，用肉眼检查望远镜的数据。这就是为什么由几位公民科学家和两位资深天文学家组成的雅各布斯小组自称为视觉调查小组的原因。他们中的许多人是在行星猎人工作时认识的，行星猎人是一个由NASA资助的公民科学项目，通过宇宙动物园（Zooniverse）进行研究，该项目的重点是NASA开普勒航天器的数据。 2020年2月1日，雅各布斯碰巧注意到一张图，显示TOI-2180发出的星光减弱了不到0.5%，然后在 24 小时内恢复到之前的亮度水平，这可能是因为从我们的角度看，一颗轨道行星经过恒星前方时被称为“凌日”。通过测量行星经过时变暗的光量，科学家们可以估计行星的大小，并结合其他测量结果来估计它的密度。但只有当一颗恒星和它的行星排成一列并用望远镜寻找它们时，才能看到凌日现象。 显示星光随时间变化的图表称为“光曲线”。视觉调查小组提醒了两位专业科学家合作者——加州大学河滨分校的保罗·达尔巴和新墨西哥大学的助理教授戴安娜·德拉戈米尔，这条光曲线可能很有趣。 “有了这个新发现，我们也在推动我们可以从TESS观测中提取的行星种类的极限，”德拉戈米尔说。“TESS并不是专门为发现这种长轨道系外行星而设计，但我们的团队在公民科学家的帮助下，仍在挖掘这些稀有的宝石。” 专业天文学家使用的计算机算法旨在通过识别来自单个恒星的多个凌日事件来搜索行星。这就是为什么当只有单次凌日现象可用时，公民科学家的目视检查如此有用。由于这是该数据集中 TOI-2180 b星变暗的唯一实例，因此被称为“单次凌日事件”。 汤姆·雅各布斯是一位公民科学家，他与专业科学家合作在夏威夷的哈雷阿卡拉高空观测站寻找系外行星。 影像来源：汤姆·雅各布斯 “他们投入的手动工作非常重要且令人印象深刻，因为实际上很难编写可以通过一百万条光曲线并可靠地识别单个凌日事件的代码，”达尔巴说。“这是人类仍在击败代码的一个领域。” 但该团队如何排除星光短暂下降的其他解释呢？他们能确定他们找到了一颗行星吗？他们需要后续观察。 幸运的是，达尔巴能够在加利福尼亚州的利克天文台找到了自动行星探测望远镜。他说：“我用望远镜来测量恒星的摆动，然后确定这颗行星的质量，如果它真的是行星的话。”当利克天文台受到野火威胁时，研究小组还使用了位于夏威夷W. M.凯克天文台的凯克I号望远镜进行了一些测量。 达尔巴和他的同事们在500多天的时间里进行了27小时的观测，观测到了这颗行星对这颗恒星的引力拖拽，这使他们能够计算出这颗行星的质量，并估计其轨道的一系列可能性。尽管如此，他们还是想在行星返回时观察它的凌日，以确认其轨道。不幸的是，要找到第二个凌日事件将很困难，因为这颗行星将在什么时候再次穿过它的恒星的表面有太多的不确定性。 达尔巴继续努力，并于2020年8月在三大洲的14个地点组织了一场包括专业天文学家和公民科学家在内的观测活动。为了支持这项运动，达尔巴在加利福尼亚州约书亚树国家公园露营了五个晚上，并用两台便携式业余望远镜寻找凌日。这项合作工作在11天内产生了55个数据集。 最终，这些望远镜都无法准确地探测到这颗行星。尽管如此，在这段时间内，由于缺乏明确的探测，这一轨道的长度有了一个界限，即大约261天。根据这一估计，他们预计TESS将在2022年2月再次看到这颗行星凌日其恒星。 有关行星的信息 TOI-2180 b的质量几乎是木星的三倍，但直径相同，这意味着它比木星密度更大。这让科学家们怀疑它的形成方式是否与木星不同。 关于这颗行星形成的另一个线索可能是它里面的东西。通过计算机模型，他们确定这颗新行星可能有多达105个地球质量的比氢和氦重的元素。 “这很多，”达尔巴说。 “这比我们怀疑的木星内部要多。” 天文学家仍然需要了解很多关于行星范围的信息。大约 4,800 颗系外行星已被确认，但我们认为银河系中有数十亿颗行星。新发现表明，在巨行星中，有些行星的重元素比其他行星多得多。 在我们的太阳系中，巨大的木星每 12 年绕太阳运行一次；对于土星来说，一个“年”是 29 年。我们在地球和太阳之间没有像 TOI-2180 b这样的巨行星。但在太阳系之外，天文学家已经发现了数十颗比木星还要大的系外行星，它们的轨道距离它们的恒星更近，甚至比水星的轨道更近。 TOI-2180 b 的平均温度约为170华氏度，比地球上的室温还要高，比我们太阳系的外行星（包括木星和土星）还要温暖。但与天文学家发现的围绕其他恒星运行的一系列凌日巨型系外行星相比，TOI-2180 b异常寒冷。 “这是我们发现的大多数巨大的系外行星和非常冷的木星和土星之间的一块很好的垫脚石。”达尔巴说。 下一步是什么 当TESS在二月份再次观测到这颗恒星时，达尔巴和市民号的科学家们渴望得到数据并重新投入研究。如果他们找到了这颗行星的特征，确认了261天的周期，那么他们在2020年全球寻找这颗行星的活动的数据将更有意义。 12月25日发射的NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜有可能观测到这颗行星及其大气层。但达尔巴对韦伯的能力感到兴奋还有另一个原因。考虑到在我们自己的太阳系中，木星有环和卫星，韦伯可以用来寻找围绕TOI-2180b轨道运行的小天体。 到目前为止，在我们的太阳系之外还没有确凿地发现任何环或卫星，但其中一个原因可能是许多系外行星被发现非常靠近它们的恒星，而恒星的引力可能会将这些物体带走。TOI-2180b位于离其主星较远的位置，可能是进行这种搜索的一个有趣机会。“我认为这是一个有趣的系统，供以后使用。”达尔巴说。 公民科学家雅各布斯在不从事他的行星搜寻爱好的时候，就会与非营利组织合作，帮助残疾人在他们的社区找到工作。 雅各布斯说，“视觉调查小组的成员出于纯粹的快乐和对推进科学的兴趣，每天花费大量时间调查数据。”该团队共同撰写了超过68篇经过同行评审的科学论文，包括发现凌日的“系外彗星”或太阳系外的彗星穿过恒星表面。 “我们喜欢为科学做出贡献，”雅各布斯说。“我喜欢这种类型的调查，因为我知道这是一个新的未被发现的领域，以前没有人见过。” 关于公民科学的更多信息 NASA在从地球科学到太阳再到更广阔的宇宙的各个主题上有着广泛的公民科学合作。世界上任何人都可以参与。请访问science.nasa.gov/citizenscience查看最新的机会。 关于TESS的信息 TESS是一项NASA天体物理学探索任务，由位于马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院领导和运营，并由NASA的戈达德太空飞行中心管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司；NASA位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心；位于马萨诸塞州剑桥的哈佛和史密森天体物理中心；麻省理工学院林肯实验室；以及巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。全球有十几所大学、研究机构和天文台参与了该任务。 美国国家科学基金会天文学和天体物理学博士后奖学金计划为这项研究提供了支持。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/citizen-scientists-spot-jupiter-like-planet-in-nasa-tess-data
公民科学家在一颗类似太阳的恒星周围发现两颗气态行星
晚上，七岁的米格尔喜欢和他的父亲塞萨尔·卢比奥(Cesar Rubio)谈论行星和恒星。“我试图培养这种能力，”卢比奥说，他是加州波莫纳的一名机械师，为采矿和发电设备制造零部件。 在这张艺术家的渲染图中，两颗气态行星围绕着明亮的恒星HD 152843运行。这些行星是通过公民科学项目行星猎人TESS与专业科学家合作发现的。 图片来源：NASA/Scott Wiessinger 现在，这个男孩可以声称他的父亲也帮助发现了行星。塞萨尔·卢比奥是行星猎人TESS的数千名志愿者之一。行星猎人TESS是一个由NASA资助的公民科学项目，旨在寻找太阳系以外的行星或系外行星的证据。公民科学是公众与科学家合作的一种方式。全球已有超过2.9万人加入了行星猎人TESS项目，以帮助科学家寻找系外行星。 塞萨尔·卢比奥和儿子米格尔(Miguel)喜欢一起谈论太空。 图片来源：塞萨尔·卢比 行星猎手TESS现在宣布发现了两颗系外行星，并在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上在线发表了一项研究，并将卢比奥和其他十多位公民科学家列为共同作者。 这些奇异的世界围绕着一颗名为HD 152843的恒星运行，距离地球约352光年。这颗恒星的质量与太阳差不多，但几乎是太阳的1.5倍大，亮度稍高。 行星b与海王星大小相仿，是地球的3.4倍，在大约12天的时间内绕其恒星公转一周。外行星c大约是地球的5.8倍，是“亚土星”，其轨道周期在19到35天之间。在我们的太阳系中，这两颗行星都会在水星的轨道之内，水星的轨道大约是88天。 英国牛津大学天体物理学博士生、该研究的主要作者诺拉·艾斯纳(Nora Eisner)说：“同时研究它们，这对于限制行星如何随着时间的形成和演化的理论非常有趣。” TESS是凌日系外行星勘测卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)的缩写，这是NASA于2018年4月发射的航天器。TESS团队使用来自天文台的数据确定了100多颗系外行星和2,600多颗等待确认的候选行星。 行星猎人TESS项目通过Zooniverse网站运营，于2018年12月启动，当时TESS的首批数据刚刚对外公开。志愿者们看的是显示不同恒星随时间变化的亮度的图。他们注意到哪张图显示了恒星亮度的短暂下降，然后上升到原来的水平。这可能发生在一颗行星穿过其恒星的表面，阻挡了一小部分光线的时候–这一事件被称为凌日。 行星猎人TESS项目与15名志愿者共享每个亮度图，称为光曲线。在该网站的后台，一个算法收集了所有志愿者提交的信息，并挑选出多个志愿者标记的光曲线。艾斯纳和他的同事们随后观察排名最高的光曲线，并确定哪些光曲线有利于后续的科学研究。 即使在像机器学习这样复杂的计算技术时代，拥有一大群志愿者通过望远镜查看数据对研究人员来说也是一个很大的帮助。由于研究人员不能完美地训练计算机识别潜在行星的特征，人眼仍然是有价值的。伊斯纳说:“这就是为什么很多系外行星候选行星被遗漏了，也是为什么公民科学如此伟大的原因。” 在HD 152843的案例中，公民科学家查看了显示其在TESS观测的一个月内的亮度的图表。光曲线显示出三个明显的下降，这意味着至少有一颗行星可能在围绕这颗恒星运行。所有看了这个光曲线的15位公民科学家都标出了至少两颗行星，有些人还在行星猎人TESS在线讨论论坛上标出了这个光曲线。 然后，科学家们进行了更仔细的观察。通过将数据与他们的模型进行比较，他们估计两次凌日来自内行星，另一次来自另一颗外行星。 为了确定凌日信号来自行星，而不是其他来源，比如互相遮挡的恒星、经过的小行星，或者TESS本身的运动，科学家们需要用不同的方法来观察这颗恒星。他们在西班牙拉帕尔马的伽利略国家望远镜上使用了一种叫做HARPS-N(北半球高精度径向速度行星搜索器)的仪器，以及在亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄尔天文台使用的EXPRES(极精密光谱仪)仪器。HARPS和EXPRES都是通过检查星光是否因行星围绕其恒星运行而“摆动”来寻找行星的存在。这种被称为径向速度法的技术也能让科学家们估计遥远行星的质量。 虽然科学家们无法得到足够清晰的信号来确定这些行星的质量，但他们得到了足够的径向速度数据来进行质量估算——行星b的质量约为地球的12倍，行星c的质量约为地球的28倍。他们的测量验证信号表明行星的存在;需要更多的数据来确认它们的数量。科学家们继续用HARPS-N观测这个行星系统，并希望很快能得到更多关于这些行星的信息。 研究人员可能很快就会有高科技工具来研究这些行星是否有大气层以及其中存在什么气体。NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜，将于今年晚些时候发射，将能够观察在这一系统中类似的行星的大气的分子类型，特别是更大的外行星。HD 152843行星温度太高，而且是气态的，无法支持我们所知的生命，但它们对于科学家了解银河系中可能存在的行星范围很有价值。 伊斯纳说:“我我们正在朝着寻找类地行星和研究其大气的方向迈出一小步，并继续突破我们所能看到的界限。” 将HD 152843光曲线归类为可能的行星的来源的公民科学家，以及三位行星猎人论坛的版主，被邀请将他们的名字列为宣布发现这些行星的研究报告的共同作者。 其中一位公民科学家是亚历山大·休伯特(Alexander Hubert)，他是德国维尔茨堡一名专注于数学和拉丁语的大学生，并计划成为一名中学教师。到目前为止，他已经通过行星猎人TESS分类了一万多条光曲线。 亚历山大·休伯特正在学习成为一名数学和拉丁语教师，但他喜欢天文学公民科学项目。 图片来源：亚历山大·休伯特 “我有时感到遗憾，在我们这个时代，我们不得不把自己限制在一两门课上，比如我，我主修拉丁语和数学。”休伯特说。“我真的很感激能有机会在Zooniverse参与到一些不同的事情中来。” 来自比利时鲁汶的伊丽莎白·巴滕(Elisabeth Baeten)是另一位共同作者，她在再保险管理部门工作，她说对行星猎人TESS上的光曲线进行分类是“令人放松的”。她从小就对天文学感兴趣，是2007年开始的天文学公民科学项目Zooniverse的最初志愿者之一。Zooniverse邀请参与者对遥远星系的形状进行分类。 伊丽莎白·巴滕通过Zooniverse项目参与了十多项已发表的科学研究。 图片来源：伊丽莎白·巴滕 虽然巴滕已经参与了通过Zooniverse项目发表的十几项研究，但这项新研究是卢比奥的第一份科学出版物。天文学一直是他毕生的兴趣，现在他可以和儿子分享。两人有时会一起浏览行星猎人TESS的网站。 “我觉得自己在做出贡献，即使只是很小的一部分。”卢比奥说。“尤其是科学研究，我很满意。” NASA有各种各样的公民科学合作，涉及的主题从地球科学到太阳再到更广阔的宇宙。世界上任何人都可以参与。在science.nasa.gov/citizenscience上查看最新的机会。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/citizen-scientists-discover-two-gaseous-planets-around-a-bright-sun-like-star
NASA的TESS在年轻恒星的星流中发现了新的世界
通过美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)的观测，一个国际天文学家团队发现了三个比地球大的热星球，围绕着一个年轻得多的名为TOI 451的恒星运行。该系统位于最近发现的双鱼座-波江座星流中，这是一组年龄不到我们太阳系3%的恒星，横跨了三分之一的天空。 这张插图勾勒出TOI 451的主要特征，这是一个位于波江座400光年之外的三重行星系统。 来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心 这些行星是在2018年10月至12月间拍摄的TESS照片中发现的。对TOI 451及其行星的低阶研究包括2019年和2020年使用NASA的斯皮策太空望远镜（现已退役）以及许多地面设施进行的观测。NASA近地天体广域红外探测卫星(NEOWISE)在2009年到2011年期间收集的红外数据显示，该系统保留着由尘埃和岩石碎片组成的冷盘。其他观察显示，TOI 451可能有两个遥远的恒星伴星，在远离行星的地方相互环绕。 “这个系统检查了天文学家的许多情况，”领导这项研究的新罕布什尔州汉诺威达特茅斯学院(Dartmouth College)物理学和天文学助理教授伊丽莎白·牛顿(Elisabeth Newton)说，“它只有1.2亿年的历史，距离我们只有400光年，我们可以对这个年轻的行星系统进行详细的观察。而且因为有三颗行星的大小是地球的2到4倍，它们为测试行星大气如何演化的理论提供了特别有希望的目标。” 一篇报道这一发现的论文发表在1月14日的《天文学杂志》上，并可在网上查阅。 当星系的引力将星团或矮星系撕裂时，就会形成恒星流。单个恒星沿着星团最初的轨道向外移动，形成一个拉长的星团，并逐渐分散。 2019年，维也纳大学(University of Vienna)斯特凡·梅因格斯特(Stefan Meingast)领导的一个团队使用了欧洲航天局(European Space Agency)盖亚(Gaia)任务的数据，发现了双鱼座-波江座星流，该星流以恒星密度最大的星座命名。星流横跨14个星座，大约有1300光年长。然而，最初确定的星流年龄比我们现在认为的要久远得多。 2019年晚些时候，由纽约哥伦比亚大学杰森·柯蒂斯(Jason Curtis)领导的研究人员分析了数十个星流的TESS数据。年轻的恒星比年老的恒星旋转得更快，而且它们往往有明显的恒星黑子——像太阳黑子一样的黑暗、寒冷的区域。当这些黑点在我们的视野之内或之外旋转，它们会在TESS可以测量的恒星亮度上产生微小的变化。 TESS的测量结果显示了压倒性的证据，证明了恒星黑子的存在以及恒星间的快速旋转。根据这个结果，柯蒂斯和他的同事们发现这个星系团只有1.2亿年的历史——与著名的昴宿星团相似，比之前估计的年龄小8倍。质量、年轻和靠近双鱼座-波江座星流使它成为研究恒星和行星形成和进化的令人兴奋的基础实验室。 “多亏TESS几乎覆盖了整个天空，我们在发现这条星流的时候就可以通过测量来寻找围绕这条流成员的行星，”论文的合著者之一、NASA系外行星档案馆的科学副主管杰西·克里斯蒂安森(Jessie Christiansen)说，该档案馆是一个研究太阳系以外世界的设施，由加州帕萨迪纳的加州理工学院管理。“在未来的几年里，TESS的数据将继续让我们突破我们对系外行星及其系统的认知极限。” 年轻的恒星TOI 451，也就是天文学家熟知的CD-38 1467，位于400光年之外的波江座。它的质量是太阳的95%，但它比太阳小12%，温度略低，释放的能量也少35%。TOI 451每5.1天自转一周，比太阳快5倍多。 TESS通过寻找凌日现象来发现新的世界，凌日现象是一颗行星从其恒星前面经过时发生的轻微而有规律的变暗现象。三颗行星的凌日现象在TESS的数据中都很明显。牛顿的研究团队从斯皮策望远镜获得的测量数据支持了TESS的发现，并帮助排除了其他可能的解释。后续观测来自拉斯坎布瑞斯天文台——一个总部设在加州戈莱塔的全球望远镜网络——和澳大利亚珀斯系外行星调查望远镜。 即使是TOI 451最遥远的行星，其轨道距离也比水星离太阳的距离近三倍，所以所有这些世界都非常热，正如我们所知，不适合生命生存。温度估计范围从最内层的2200华氏度(1200摄氏度)到最外层的840华氏度(450摄氏度)。 TOI 451 b轨道每1.9天运行一次，大约是地球大小的1.9倍，估计质量是地球的2到12倍。下一颗行星，TOI 451 c，每9.2天绕轨道运行一圈，大约是地球的3倍，质量是地球的3到16倍。最大最远的行星TOI 451 d，每16天绕恒星一周，是我们行星的4倍大，质量在地球的4到19倍之间。 天文学家预计，尽管它们附近的恒星散发着强烈的热量，但像这样大的行星仍能保留大部分大气层。当一个行星系统达到TOI 451的年龄时，大气如何演化的不同理论预测了各种性质。观察穿过这些行星大气层的星光，为研究这一阶段的发展提供了机会，并有助于约束目前的模型。 双鱼座-波江座星流横跨1300光年，横跨14个星座和三分之一的天空。黄点表示已知或可疑成员的位置，并圈出TOI 451。TESS的观测显示，这条星流大约有1.2亿年的历史，与位于金牛座的著名的昴宿星群(左上)相当。 来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心 “通过测量以不同波长穿透行星大气的星光，我们可以推断其化学成分以及云层或高空烟雾的存在，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家埃莉莎·昆塔纳说。“TOI 451的行星为哈勃和即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究提供了极好的目标。” WISE的观测显示，该系统在波长为12微米和24微米的红外光下异常明亮，而人眼是看不见红外光的。这表明了碎片盘的存在，在那里岩石状的小行星撞击并将自己磨成尘埃。虽然牛顿和她的团队无法确定圆盘的范围，但他们设想它是一个由岩石和尘埃组成的弥散环，其中心距离恒星的距离就像木星距离太阳的距离一样远。 研究人员还研究了一颗微弱的邻近恒星，它出现在TESS图像中，距离TOI 451大约两个像素。根据盖亚的数据，牛顿的团队确定这颗恒星是一个受引力约束的伴星，它离TOI 451太远，它发出的光需要27天才能到达那里。事实上，研究人员认为这个伴星很可能是由两颗M型矮星组成的双星系统，每颗恒星的质量都是太阳的45%，释放的能量仅有太阳的2%。 TESS是美国宇航局的天体物理探索任务，由麻省理工学院领导和运营，由美国宇航局戈达德太空飞行中心管理。其他合作伙伴包括弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司；美国宇航局位于加州硅谷的艾姆斯研究中心；马萨诸塞州剑桥的哈佛和史密森尼天体物理中心;麻省理工学院的林肯实验室；以及巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。全世界有十多所大学、研究机构和天文台参与了这项任务。 位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室为位于华盛顿的美国宇航局科学任务理事会管理近地天体广角红外线探测望远镜（Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer, NEOWISE）。科罗拉多州博尔德的鲍尔航空航天技术公司建造了这艘飞船。科学数据处理工作在帕萨迪纳加州理工学院的IPAC进行。加州理工学院为美国宇航局管理喷气推进实验室。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-s-tess-discovers-new-worlds-in-a-river-of-young-stars
TESS上演“帽子戏法”：发现3颗大小特殊的系外行星
美国航空航天局（NASA）最新的行星猎手，凌星系外行星巡天卫星“苔丝”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS），发现了一个全新的三行星世界：其中一颗行星半径略大于地球，另外两颗的大小属于我们的太阳系中没有的行星类型，共同围绕邻近我们的一颗恒星运转。 太阳系内的行星个头要么大要么小，比如水星、金星、地球和火星属于小型岩质行星，木星、土星属于气态巨行星，终年寒冷的天王星和海王星则属于冰态巨行星。新发现的3颗行星填补了可观测的已知行星大小空白，有望成为未来多项研究的探索对象。 天文学家将这3颗行星所在的星系称为“苔丝”感兴趣的对象（TESS Object of Interest，TOI）270系统，主星TOI 270是一颗光芒较弱的低温星体，它还有一个更常见的系统目录命名：UCAC4 191-004642。这颗M型红矮星（M dwarf）比太阳的大小和质量都小了差不多40%，表面温度大约只有太阳的三分之二。整个行星系统位于南天星座绘架座（Pictor）之中，距离我们约73光年。 上面的信息图表显示了TOI 270系统的主要特征，该系统位于南天星座绘架座，距离我们大约73光年远。通过每颗行星运行时引起的恒星周期性亮度下降，NASA的凌星系外行星巡天卫星“苔丝”发现了这三颗新的行星。3个行星的信息小插图显示了各自的相关信息，包括它们的相对大小，以及它们与地球相比的情况，其中给出的行星温度是平衡温度，计算时未计入任何可能大气的温室效应。 图片来源：NASA戈达德航天飞行中心、斯科特•维辛格（Scott Wiessinger） “这个系统正是TESS最初设计时希望发现的对象：围绕一颗相对不那么活跃、缺乏剧烈恒星活动（如耀斑，flare）的主星运行的小型温带气候行星，”项目的首席研究员马克西米利安•金特（Maximilian Günther）说道，“这颗恒星很安静，距离我们非常近，因此看起来比同类系统的主星更明亮。通过更进一步的后续观察，我们很快就能确定这些行星的构成，弄清楚它们的外围是否存在大气层，以及大气中的气体成分等相关信息。”金特是位于剑桥市的麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）卡弗里天体物理与空间研究所（Kavli Institute for Astrophysics and Space Research）的博士后研究员。 对该系统的相关描述已经议论文的形式发表在了《自然•天文学》（Nature Astronomy）杂志上，可以在线查阅。 将TOI 270系统中的3个行星世界通过信息插图进行对比。TOI 270系统中3颗行星的温度是平衡温度，计算时不考虑任何可能大气的温室效应。 图片来源：NASA戈达德航空飞行中心 [rml_read_more] 系统中最内部的行星TOI 270b，很可能是一个岩质星球，大小比地球大四分之一左右。TOI 270b绕主星公转的周期为3.4天，离主星的距离大约比水星距离太阳要近13倍。研究团队对相似大小的系外行星进行了统计学分析，估算出TOI 270b的质量大约比地球大1.9倍。 由于TOI 270b非常靠近主星，这颗星球热得就像一个高温烤炉一样，平衡温度（equilibrium temperature，仅由行星从恒星那里接收到的能量计算而得，忽略了额外可能的大气温室效应）高达490华氏度（大约254摄氏度）。 另外两颗行星TOI 270 c和TOI 270 d的大小分别是地球的2.4倍和2.1倍，质量分别约为地球的7倍和5倍，绕主星公转的周期分别是5.7天和11.4天。虽然这两颗行星只有我们太阳系中海王星大小的一半，但和海王星的性质却非常相似，主要由气体构成，而不像TOI 270b一样布满岩石。 科学家估计，所有这3颗行星都被中心的恒星永恒地“锁住了”，也就是说它们每公转一圈时也恰好会自转一圈，面对着主星的永远是行星的同一面，就和月球绕地球运转的情况一样。 目前，对TOI 270 c和TOI 270 d最好的描述是“迷你海王星”，因为这两颗行星的大小在我们的太阳系中并没有比较好的对应行星。研究人员希望后续对TOI 270系统的深入研究能揭示这两颗迷你海王星形成的秘密，尤其是它们的邻居是一颗大小与地球相近的行星。 “关于这个系统，还有一件有趣的事，那就是其中的3颗行星跨越了已知行星大小的公认差距，”论文的共同作者、比利时列日大学（University of Liège）的博士后研究员弗兰•波苏埃洛斯（Fran Pozuelos）说道，“基于行星形成方式的相关原因，一颗行星的大小介于地球大小的1.5倍到2倍之间是非常少见的，但这个话题目前仍备受争议。TOI 270是一个很好的‘实验室’，让我们能对这种行星尺寸的极值进行研究，也将有助于我们更好地了解行星系统的形成与发展。” 金特的研究团队对系统中最外层的行星TOI 270 d尤为感兴趣，他们估算出的TOI 270 d行星平衡温度约为150华氏度（66摄氏度），也就是说它是系统中环境最为温和的行星世界，也因此是凌星行星（transiting planet）中非常少见的“稀罕物”。 “TOI 270在宇宙中处于完美的位置，让我们能用NASA将要发射的詹姆斯•韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope，预计于2021年3月发射）研究系统中的外层行星大气，”论文的共同作者、芝加哥大学（University of Chicago）的博士生阿迪娜•费恩斯坦（Adina Feinstein）说道，“韦伯望远镜将能对他进行超过半年的长期观测，让研究人员能对TOI 270 c和TOI 270 d的大气构成进行真正有意思的比较研究。” 图中所示，TOI 270系统的整体结构非常紧密，与我们太阳系中的木星与其卫星系统的整体尺寸最为接近。 图片来源：NASA戈达德航天飞行中心（上图适合手机横屏观看） 研究团队希望，进一步的深入研究或许可以揭示出现在已知的3颗行星之外的其他行星，如果TOI 270 d有一个岩质星核，却被稠密的大气包围覆盖了，那么它的表面温度就会过高，以至于液态水无法存在，而液态水则是生命宜居的关键因素。但是，后续的研究可能会发现新的岩质行星，距离主星更远因而表面温度更低，也就可能会有液态水的存在。 TESS是NASA天体物理学探索计划（Astrophysics Explorer）的任务之一，由位于马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院（MIT）主导研究，由NASA戈达德航天飞行中心（Goddard Space Flight Center）管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普•格鲁曼公司（Northrop Grumman）、NASA位于加州硅谷的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）、马萨诸塞州剑桥市的哈佛 – 史密森天体物理学中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）、麻省理工学院林肯实验室（Lincoln Laboratory），以及位于巴尔的摩的空间望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）。全世界有十几所大学、研究所和观察站参与了这项任务。 参考： [1]https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-tess-mission-scores-hat-trick-with-3-new-worlds [2]https://www.nature.com/articles/s41550-019-0845-5