发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　新发现的类地系外行星名为LP 791-18d，半径是地球的1.03倍，温度介于摄氏27~127度间，在永夜的那一面可能有凝结水的存在。LP 791-18d发生火山爆发的频率可能与木卫一Io一样，Io是太阳系中火山活动最活跃的天体。

图说：艺术家对类地系外行星LP 791-18d的想像。图片来源：NASA’s Goddard Space Flight Center / Chris Smith, KRBwyle.

　　LP 791-18d围绕着LP 791-18运行，LP 791-18也称为TOI-736或TIC 181804752，位于巨爵座，是一颗小型红矮星，比我们的太阳小得多，亮度也低得多，距离我们约86光年。已知该系统还有另外两颗行星：LP 791-18b和LP 791-18c，其内行星LP 791-18b比地球大20%左右，公转周期不到一天；外行星LP 791-18c的大小约是地球的2.5倍，质量是地球的7倍多，周期约为5天。而这颗新行星LP 791-18d半径约为地球的1.03倍，质量为0.9个地球质量，轨道周期只有2.8天，位于适居带的内缘，即科学家假设行星表面可能存在液态水的距离范围。

　　行星LP 791-18d和LP 791-18c彼此非常靠近，当质量更大的LP 791-18c每次近距离掠过LP 791-18d时，会对其产生重力拖曳，使其轨道略呈椭圆形。在这个椭圆轨道上，LP 791-18d每次绕恒星运行时都会略微变形，这样的形变可以产生足够的内部摩擦，使行星内部大幅升温，并在其表面产生火山活动。如同木星和它的一些卫星便是以类似的方式影响木卫一。

　　研究人员表示LP 791-18d被潮汐锁定，这意味着它的同一面始终朝向它的恒星。白天的那一面可能太热了，使得液态水无法存在于地表，但我们怀疑发生在这个星球上大量的火山活动可以维持大气层，而这可能允许水在夜间凝结。研究团队使用凌日系外行星巡天卫星（TESS）和退役的史匹哲太空望远镜以及地面天文台发现了LP 791-18d，下一步则是使用韦伯太空望远镜观察该系统，看看它是否能告诉我们有关其大气层的讯息。在宜居带发现一颗地球大小的行星可能存在火山活动，将是寻找太阳系系外生命的一大进步。相关研究成果发表于《Nature》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一颗行星温度高达830°C、运行一周10,000年、环绕着两颗恒星、质量是木星的20倍、距离地球仅仅只有40光年、还有沙尘暴不断侵袭着行星的表面……即使科幻小说可能都不会采用这么古怪的设定，但这是NASA使用韦伯望远镜对系外行星VHS 1256 b的最新研究成果，发表于最新的The Astrophysical Journal Letters。

图说：艺术家绘制的VHS 1256 b与两颗母恒星的想像图，有着高温大气与沙尘暴的行星表面。来源：NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

　　天文学家运用韦伯望远镜2022年观测的资料分析VHS 1256 b这个系外行星系统，得到目前为至精确度最高的系外行星光谱资料。在光谱观测中显示，这颗系外行星有着水、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、钠和钾的吸收谱线，同时VHS 1256 b的光谱形状更受到了热系外行星常出现的不平衡化学（disequilibrium chemistry）效应和云的影响。最有趣的是，这个研究中直接侦测到了由硅酸盐类构成的砂云（silicate cloud）讯号，这也是在行星质量的天体上首次发现这类的讯号。

图说：韦伯望远镜所拍摄的红外线光谱显示丰富的元素组成。来源：NASA

　　研究结果显示，VHS 1256 b的质量20倍木星质量以下，而且距离中心约150个天文单位（AU）之远，相较之下，太阳系的木星距离太阳仅5.2AU。由于VHS 1256 b以相当长的距离（大约是冥王星与太阳的4倍远），这使得天文学家们得以直接测量该系外行星的光谱，而不受到中央恒星的干扰。光谱显示这颗行星拥有硅酸盐类——也就是砂砾最主要的成份——所构成的大气层，而且温度达到830°C。由光谱资讯还可以进一步发现这颗行星以22小时为周期自转，大气活动强烈，具有高温的沙尘暴活动特征。

　　与质量更大的褐矮星相比，这颗行星的引力较低，使得它的硅酸云得以保留在行星表面，并且被韦伯望远镜强大的近红外线光谱仪（NIRSpec）和中红外光谱仪（MIRI）所侦测到。同时，由于大气活动剧烈，天文学家推估这颗行星还相当年轻，形成至今可能只有1.5亿年。得益于韦伯在红外线光谱的强大解析力和集光力，天文学家得以首次在同一个行星上测得如此多样化的观测结果。这项研究结果几乎证实了大质量行星——或轻质量褐矮星，它们的亮度变化原因很可能就是来自于其表面片状沙尘云的阻挡。总之，韦伯又再一次地开拓了我们对宇宙的认知。本篇研究全文可以参考arXiv。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Science Alert
论文出处：The Astrophysical Journal Letters

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家利用美国NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）探测到一颗新的系外行星。这颗系外行星被命名为TOI-4603 b，大小与木星相当，然而质量比木星大约13倍。本研究已发表在arXiv预印本。

图说：TESS发现了质量接近13颗木星的巨型系外行星，并在短短7天内绕其恒星运行。

　　TESS正在对太阳附近大约20万颗最亮的恒星进行探测，目的是寻找凌日系外行星。到目前为止，已经确定了6200多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，简称TOI），其中3031颗已得到确认。

　　由印度物理研究实验室（PRL）的Akanksha Khandelwal领导的研究小组报告说，在一颗被称为TOI-4603或HD 245134的次巨星f型恒星（sub-giant F-type star）的光变曲线中发现了凌日信号，并且此信号的行星性质透过后续的仪器径向速度测量得到了证实。

　　TOI-4603 b的半径约为木星半径的1.04倍，质量估计约为木星质量的12.89倍，其密度为14.1g/cm³。这颗行星每7.24天绕着母恒星运行一周，距离它约0.09个天文单位，计算得出此行星的平衡温度（planetary equilibrium temperature）为1677 K。研究人员强调，TOI-4603 b的参数使其成为已知的质量和密度皆最大的巨型系外行星之一。天文学家认为，行星所能拥有的质量在理论上是有限的，该团队假设它属于特定类别的行星，其形成和演化仍然不为天文学家所知。

　　该研究还发现TOI-4603 b的轨道偏心率为0.325。这一发现，加上相对较小的轨道分离（orbital separation），表明这颗行星可能正在经历所谓的高离心率潮汐（high eccentricity tidal）迁移，意即由另一颗行星或恒星引起的重力散射 （Gravitational scattering）。

　　论文作者指出，主星TOI-4603是一颗相对明亮的恒星，也是一颗快速旋转的恒星。这颗恒星大约是太阳的2.72倍，质量大约是太阳的1.75倍。TOI-4603的年龄估计为近20亿年，其有效温度为6189 K。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　TRAPPIST-1是一颗超冷红矮星，位于宝瓶座，距离我们约40光年。这颗恒星仅比木星大一点，质量约为太阳的8%。2017年初，天文学家宣布这颗恒星拥有7颗岩石行星，这些行星的大小和质量都与太阳系内的岩石行星相似，但却更加靠近它们的恒星，轨道周期都非常短。

　　这些行星中有3颗位于该恒星的适居带，这表示它们可能拥有适合生命存在的条件。其中TRAPPIST-1b是最靠近母恒星的行星，其轨道约为地球到太阳距离的百分之一，接收的能量约是地球从太阳获得能量的4倍。根据韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）的数据分析，其白天的温度约为摄氏227度。虽然它并非位于适居带中，但对此行星的观测可以提供有关其兄弟行星，以及其他红矮星系统重要的讯息。

图说：将韦伯MIRI测量到TRAPPIST-1b白天温度与各种条件下温度的电脑模型进行比对。图片来源：NASA、ESA、CSA、J. Olmsted (STScI)

　　研究人员表示银河系中此类恒星的数量是太阳般恒星的10倍，它们拥有岩石行星的可能性是太阳般恒星的2倍。它们也非常活跃，年轻时非常明亮，发出的闪焰和X射线可以摧毁大气层。如果我们想了解红矮星周围的适居性，TRAPPIST-1系统是一个很棒的实验室，是我们观察岩石行星大气层的最佳目标。之前使用哈勃和史匹哲太空望远镜对TRAPPIST-1b观测时，没有发现大气层存在的证据，但无法排除存在浓密大气层的可能性，而减少不确定性方法是测量该行星的温度。此行星因潮汐锁定，因此一侧恒面向恒星，而另一侧则始终处于黑暗。大气层可以用来循环和重新分配热量，如果它拥有大气层，那么白天那一侧的温度将会比没有大气层时来的凉爽。

　　当行星从它的恒星后面经过时，这种只观察到来自恒星光的现象称为次食（secondary eclipse）。天文学家使用次食光度法（ secondary eclipse photometry），测量了TRAPPIST-1系统的亮度变化。虽然 TRAPPIST-1b的温度不足以发出可见光，但它确实会发出红外光。透过恒星和行星的总亮度减去恒星自身（在次食期间）的亮度，天文学家可以成功地计算出行星发出了多少红外光。由于恒星比行星亮1,000多倍，亮度变化小于0.1%，韦伯探测到次食本身就是一个重要的里程碑。团队分析了来自5个独立的次食观测数据，将结果与显示在不同情况下温度应该是多少的电脑模型进行比对，结果与由裸露岩石构成的黑体几乎完全一致，没有大气来循环热量，也没有看到任何光被二氧化碳吸收的迹象。

图说：显示行星TRAPPIST-1b移动到恒星后面时TRAPPIST-1系统的亮度变化。当行星在恒星旁，恒星和行星日侧发出的光都到达望远镜，系统显得更亮。但当行星位在恒星后面时，行星发出的光被阻挡，只有星光到达望远镜，导致亮度降低。图片来源：NASA、ESA、CSA、J. Olmsted (STScI)

　　TRAPPIST-1b的其他次食观测正在进行中，希望最终能捕捉到一个完整的轨道亮度变化相位曲线，这将使他们能够看到温度从白天到夜晚的变化，并确认该行星是否有大气层。这是我们第一次能够探测到来自岩石行星的辐射，这将是发现系外行星非常重要的一步。相关研究成果将发表于《Nature》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　目前已确认的系外行星有5,200多颗，其中许多行星的轨道非常靠近它们的母恒星，因此周期也只有几天，但在多年的观测中发现了一个令人费解的现象，即半径在地球1.4至2.4倍之间的行星很少，天文学家又将其称为「半径谷」，尽管该现象似乎是在告诉我们关于行星的本质、形成或演变的必然结果，但科学家目前还无法知道其确切的成因。

　　现在，有一批科学团队针对半径谷进行了新的研究，在比地球大2.4倍以上的星球上，大气中氦气的含量正在增加，这种规模行星通常被称为「迷你海王星」，如果它们有一个岩石内核，它就在厚厚的大气层下面。

　　在它们生命的早期，虽然仍在由气体和尘埃组成的原行星盘中形成，但在离恒星较远处形成的行星可以向内迁移。它们离恒星越近，受到恒星热量和辐射的影响就越大，恒星风及闪焰可以逐渐将行星大气层移除，当这种情况发生时，行星甚至会长出类似彗星状的尾巴，而在气体被剥离后仅留下一个裸露的岩石内核。

图说：艺术家描绘一个太过于靠近其母恒星的行星，大气层逐渐被吹散的样子。

　　这一类星球的原始大气层主要由氢和氦组成，太阳系中的木星就是一个极佳的例子，它含有90%的氢及10%的氦。然而，氢比氦轻，因此更容易逃逸到太空中，研究团队设计了一个模型，模拟七万颗大小不同及围绕不同恒星运行、温度不同的系外行星，以观察来自母恒星的热量会对它们的大气产生什么影响。他们发现，氢气确实比氦更快消散，导致氢气的丰度相对于氦的数量下降。

　　在极端的情况下，他们模拟的一些行星大气中氦质量超过了40%，这些「氦世界」行星占据半径谷的2.4倍地球半径侧，无论写的大气中富含氢或氦，这些行星中的大气膨胀会增加行星半径，使得那些行星难以小于2.4倍地球半径。而在半径谷的另一侧，将失去所有的氢和氦，甚至没有重要的大气层，它们的半径将限制在岩石内核的半径。

　　有时候有些行星在失去了原始大气层后会释放出一种类似于地球的稀薄新大气层，但若是离它们的母恒星太近，那大气层是否留下也是一场拉据战。这一研究更好地解释了有关行星大小的起源和演化，是形成过程的共同结果。随着JWST的升空，研究团队希望在未来能够使用JWST的新仪器来探测系外行星上的大气层气体，对这些半径较大的热行星进行光谱观测来提供证据，以确定氦丰度的测定，相关的研究结果发表于《自然·天文学》。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　研究发现了一颗与地球大小几乎完全相同的系外行星，它围绕着一颗离我们不远的恒星K2-415b运行，可能会让我们了解类地行星如何在与我们截然不同的系统中以不同的方式形成和演化。

图说：围绕红矮星运行的岩石系外行星（左上方之黑圆圈）的示意图。（ESO/L. Calçada）

　　日本天体生物学中心的Teruyuki Hirano领导的国际天文团队写道：「围绕M型矮星的较小行星是一个很好的实验室，可以探索岩石行星的大气多样性，以及宜居类地行星可能存在的条件。」这项研究已被《天文期刊》接受发表。

　　由于小型系外行星比大型系外行星更难发现，在距离太阳系100光年的范围内，只有14颗半径小于1.25倍地球半径的系外行星被发现围绕红矮星运行，包括TRAPPIST-1系统中的所有7颗行星。系外行星K2-415b的半径是地球的1.015倍，质量大约是地球的3倍，意味着密度比地球大。绕着地球大小般的红矮星运行，这颗恒星K2-415的质量仅为太阳质量的16%。

　　2017年，这颗系外行星首次在现已退役的克卜勒太空望远镜的观测被发现，也出现在克卜勒的继任者凌日系外行星巡天卫星（TESS）的观测数据中。

　　研究人员进行了红外观测，看看是否能探测到恒星受到系外行星引力的轻微牵引所造成的“摆动”现象。系外行星凌日时遮挡的星光量可用来计算行星半径，摆动的大小给出了它的质量。这两个参数结合起来可计算系外行星的密度，此外，凌日的周期也揭示了系外行星的轨道周期。

　　由于它离母恒星非常得近，轨道周期只有四天，所以不太可能在K2-415b上发现生命迹象。但该系统代表了系外行星大气特征的极好目标，以及寻找隐藏的、可能孕育生命世界的后续调查。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

图说：天文学家对Kepler-1658系统的想象图。图片来源：Gabriel Perez Diaz / Instituto de Astrofísica de Canarias.

　　Kepler-1658b是一颗热木星，围绕着2,600光年外一颗非常大的恒星Kepler-1658运行，Kepler-1658位于天鹅座，也被称为KOI-4、TYC 3135-652-1、KIC 3861595和TIC 377873569，其质量约太阳的1.45倍，体积则是太阳的3倍。虽然它比太阳还要年轻，但由于它的质量更大，意味着燃烧氢的速度将更快，因此已经在成为红巨星的路上了。Kepler-1658目前已知至少拥有一颗行星Kepler-1658b，Kepler-1658b的大小约是木星的1.1倍，质量则是木星的5.7倍，于2009年首次被发现，并在10年后得到确认，公转周期为3.85天。

　　天文学家表示先前已发现过系外行星向其母恒星盘旋靠近的证据，但我们从未在主序后星周围看到过像这样的行星。理论预测主序后星会非常有效地从它们的行星轨道上抽走能量，而现在终于可以透过观测来检验这些理论。但系外行星轨道衰减的过程非常缓慢且渐进，这为天文学家带来了挑战，就Kepler-1658b而言，它的轨道周期正以每年约131毫秒的极小速度递减，较短的轨道表示行星已接近其母恒星。轨道衰减的主要原因是潮汐，就如同造成地球上海洋每日涨落的现象。潮汐是由物体间的引力相互作用产生的，例如地球与月球或Kepler-1658b与其母恒星之间。

　　研究人员表示缩小行星轨道的潮汐相互作用，也可能在行星内部产生额外的能量，就像与木星的卫星Io（木卫一）类似的情况，Io是太阳系中火山最多的天体，来自木星对Io的引力推拉，融化了这颗行星的内部结构，叠加对Kepler-1658b的额外观测，应该可以对天体间的相互作用有更多的了解。现在我们有证据表明一颗行星围绕着一颗主序后星旋转，就可以真正开始完善我们的潮汐物理模型。Kepler-1658系统可以在未来几年以这种方式作为天体实验室，如果幸运的话，很快将会有更多这样的实验室。相关研究成果将发表于《Astrophysical Journal Letters》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI.NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　利用美国NASA凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）的资料，科学家又发现一个地球大小的行星，名为TOI 700e，在其母恒星的宜居带内运行，意谓这颗行星表面可能存在液态水。其半径约为地球的95％，可能由岩石组成。

图说：新发现的TOI 700e在其母恒星的宜居带内运行的示意图，图中左上角为TOI 700 d。图片来源：NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt

　　TOI 700是一颗小而冷的M矮星（M dwarf star），位于约100光年远的剑鱼座。2020年天文学家在此恒星系统中发现了三颗行星，分别是TOI 700 b、c和d。行星TOI 700 d大小和地球差不多，在宜居带内运行，公转周期37天。TOI 700e为比TOI 700 d小约10％，这是继TOI 700 d后，该恒星系统第二颗位于宜居带内运行的行星。

　　领导TESS计划的NASA喷气推进实验室天文学家Emily Gilbert在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上公布了这项结果。关于这颗新发现行星的论文被the Astrophysical Journal Letters期刊接受。

　　最内侧的行星TOI 700b大小约地球的90％，公转周期10天。TOI 700c比地球大2.5倍，公转周期16天。这些行星可能被潮汐锁定，意即有一面总是面对着恒星，就像月球的一面总是朝向地球一样。TOI 700e也可能被潮汐锁定，公转周期28天，位于所谓乐观宜居带的行星c和d之间。在这个区域发现其他拥有地球大小的恒星系统，有助于更加了解太阳系的演化过程。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　研究人员使用韦伯太空望远镜首次确认了一颗系外行星，即绕另一颗恒星公转的行星。这颗行星正式命名为LHS 475 b，其大小几乎与我们地球的大小完全相同，约地球直径的99%。该研究团队由约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Kevin Stevenson和Jacob Lustig-Yaeger领导。

　　在仔细检视了NASA凌日系外行星巡天卫星（TESS）的感兴趣目标后，该团队选择这个目标，并利用韦伯观测。韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）仅利用两次凌日观测就轻松地清晰地捕捉到这颗行星的光谱资料。这个地球大小的岩石行星之首次观测结果为未来韦伯研究岩石行星大气的可能性打开了大门。

图说：2022年8月31日，研究人员使用NASA的韦伯太空望远镜的近红外光谱仪 （NIRSpec）观测了系外行星LHS 475 b的透射光谱。正如该光谱所示，韦伯没有观察到任何可检测到的元素或分子。数据（白点）与代表行星没有大气层（黄线）的无特征光谱一致。紫色线代表纯二氧化碳大气，在目前的精准度下与黄线无法区分。绿线代表纯甲烷大气，这是不被看好的，因为如果存在甲烷，预计会吸收更多3.3微米的星光。图片来源：绘图：NASA、ESA、CSA、L. Hustak (STScI)；科学：K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May（约翰霍普金斯大学应用物理实验室）、G. Fu（约翰霍普金斯大学）和S. Moran（亚利桑那大学）。

　　在所有运作中的望远镜中，只有韦伯能够捕捉地球大小的系外行星之大气特征。该团队试图通过分析其透射光谱来评估行星大气层中的物质。透射光谱是利用比较行星在恒星前方移动时行星大气层吸收的星光，与当行星在恒星旁边时检测到的未经大气层吸收的星光而制成。图上的56个数据点（白点）代表行星大气层吸收不同波长的星光之量。行星大气中特定的分子会吸收特定波长的星光。

　　数据显示这是一颗地球大小的类地行星，但是研究团队还不能对这颗行星的大气层做出任何明确的结论。

　　虽然团队无法断定大气层存在什么，但他们绝对可以说不存在的是什么。研究团队排除一些类地行星的大气成分，例如：LHS 475 b不可能有浓厚的以甲烷为主的大气层，类似于土星的卫星土卫六泰坦。

　　研究团队还指出虽然这颗行星可能没有大气层，但仍未排除一些大气成分，例如纯二氧化碳大气层，100%的二氧化碳大气透射光谱（紫线）扁平，以至于很难检测到。该团队需要更精确的测量来区分纯二氧化碳大气和没有大气的状况。研究人员计划在2023年夏天即将进行的观测中获得更多光谱资料。

　　韦伯还揭示这颗行星的温度比地球高几百度，因此如果探测到云层，研究人员可能会得出结论：这颗行星更像是金星，拥有二氧化碳大气层，并且永远笼罩在厚厚的云层中。

　　研究人员还证实，这颗行星公转周期只有短短的两天，尽管LHS 475 b比我们太阳系中的任何行星都更接近它的“母恒星”，但是它为红矮星，温度不到太阳的一半，因此研究人员预测LHS 475 b仍然可能有大气层。

　　LHS 475 b相对较近，距离我们只有41光年，位于南极座。（编译/台北天文馆施欣岚）

图说：韦伯太空望远镜近红外光谱仪（NIRSpec）的光变曲线显示了2022年8月31日行星LHS 475 b经过红矮星LHS 475时，LHS 475的亮度随时间的变化。图片来源：绘图：NASA、ESA、CSA、L. Hustak (STScI)；科学：K. Stevenson、J. Lustig-Yaeger、E. May（约翰霍普金斯大学应用物理实验室）、G. Fu（约翰霍普金斯大学）和 S. Moran（亚利桑那大学）。

资料来源：NASA