发布单位:上海天文馆

国际天文学联合会2022年太阳系外世界命名活动(NameExoWorlds 2022)

关于公布国际天文学联合会2022年太阳系外世界命名活动(NameExoWorlds 2022)
中国(内地)候选与备用提案及优秀命名提案的通知

  本次国际天文学联合会(IAU)2022年太阳系外世界命名活动(NameExoWorlds 2022)中国(内地)共收到有效命名提案52个,参与提名团队成员总数达550人,组织的与系外行星有关的各类线下或线上科普活动惠及受众超过8万5千余人次。

  经过遴选组初筛、专家初审评分、专家终审评分和遴选组终审研讨等四轮细致评审,综合考量各提名团队人员组成、科普活动及命名提案质量水平,由太阳系外行星世界命名-中国方案遴选专家组最终评出将上报给IAU的中国(内地)候选提案(Selected proposal)一个、备用提案(Back-ups)两个,名单如下:

丹凤 Danfeng,青鸾 Qingluan

碧梧 Biwu,栖凤 Qifeng

神农 Shennong,瑶姬 Yaoji

  以上提案将代表中国去竞争一个系外行星命名权。根据IAU的活动安排,预计2023年3月20日左右将公布最终结果。

中国(内地)候选提案的系外行星的位置
中国(内地)候选提案的系外行星的位置

L168-9
L168-9b
系外行星L168-9的基本信息

  同时,由太阳系外行星世界命名-中国方案遴选专家组评出本次活动的中国(内地)优秀命名提案共24个,名单见下。优秀命名提案将颁发《优秀命名提案》电子版荣誉证书,其他有效提案将给予电子版参与活动证明,春节假期后将通过提案团队联系人电子邮件发送。

NameExoWorlds 2022 中国(内地)优秀命名提案
NameExoWorlds 2022 中国(内地)优秀命名提案
NameExoWorlds 2022 中国(内地)优秀命名提案

太阳系外世界命名-中国方案遴选专家组
中国天文学会普及工作委员会
中国天文学会天文学名词审定委员会
2023年1月

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。

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。An illustration of a star slowly evaporating an orbiting planet's atmosphere. (Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
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。

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。An artist's impression of a rocky exoplanet orbiting a red dwarf star. (ESO/L. Calçada)
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

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.
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。

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
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。

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)。
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)

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)。
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

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学家从已退役的克卜勒太空望远镜(Kepler Space Telescope)于2016年收集的数据中,发现了一颗系外行星,距离地球约17,000光年,是之前克卜勒太空望远镜观测记录的两倍,质量和木星相似,轨道距离也几乎和木星与太阳的距离相同。

  这颗被命名为K2-2016-BLG-0005Lb,代表了以2016年数据所确认的第一颗系外行星,该批数据被侦测到有27颗疑似星体,使用的是「重力微透镜」的分析技术而非克卜勒太空望远镜原本使用的「凌日法」检测,因为克卜勒太空望远镜并不是被设计为使用重力微透镜来寻找行星,所以这样运用和成果很令人惊喜。

克卜勒太空望远镜和加法夏望远镜探测到的信号。
克卜勒太空望远镜和加法夏望远镜探测到的信号。

  克卜勒太空望远镜于2009年发射升空,运作了将近10年时间,目标为寻找系外行星,这期间克卜勒太空望远镜发现了超过3,000颗已确认的系外行星和另外的3,000颗候选行星。

  克卜勒太空望远镜长时间观测着目标恒星场,数据经过优化处理后,可以检测出星光中微弱且规律性的下降,这就代表有系外行星正围绕着其恒星运行,这种搜寻方式被称为「凌日法」。

  「重力微透镜」则是利用了重力的特性,行星之类物体的质量会在其周围产生重力时空扭曲的现象,如果那颗行星经过一颗恒星的前面,会对其光线造成一些干扰,时空扭曲基本上就像一个放大镜,星光会非常微弱而短暂地变亮,重力微透镜非常适合寻找距离地球很远的系外行星,它们的 距离很远,行星质量很小,迄今为止所发现最遥远、距离地球25,000光年的银河系系外行星就是通过重力微透镜找到的。(编译/台北天文馆刘恺俐)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  不久前,我们还生活在已知只有少数几颗行星的宇宙中,所有行星都围绕着太阳运行,但现在已确认超过5,000颗行星存在于我们的太阳系之外,这不仅是一组数字,每一颗行星都是一个新世界,一个全新的星球,因为我们对它们一无所知。

  迄今为止所发现的5,000多颗行星中,包含了像地球般的小型岩石世界、比木星大许多倍的气态巨行星、质量接近或超过木星但与其恒星极近距离的「热木星」、可能比地球更大的岩石世界的「超级地球」、如海王星缩小版的「迷你海王星」,还有同时围绕两颗恒星运行的行星。

  1992年,我们第一次获得太阳系外行星运行的具体证据,发现有几颗质量类似地球的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12旋转,透过测量脉冲时间的微小变化使科学家能够发现围绕脉冲星运行的行星,此篇论文在30年前揭开了第一批在太阳系外被证实的行星。研究人员表示,如果能在中子星周围找到行星,那么行星基本上必无处不在,行星生产过程必须非常稳健,不可避免地我们将可能会在某个地方找到某种生命,探测生命本身只是时间问题。

  目前天文学家寻找系外行星有以下几种常用的方法:

  • 径向速度法:借由系外行星重力对母恒星产生的都卜勒效应得知行星的存在。

  • 凌日法:行星从其母恒星前经过时,因遮掩部份恒星的光芒,使恒星亮度减弱,这也是目前发现最多系外行星的方法。

  • 直接成像法:使用日冕仪遮挡母恒星的光芒,让其周围黯淡的行星得以发现。或使用光学干涉技术,结合不同望远镜的光线,将来自恒星的光互相抵消,就有可能侦测到系外行星。

  • 重力微透镜法:当前景恒星周围有行星环绕,那么行星本身的重力会使背景恒星变亮。

  现在,借由多个现代化太空望远镜的发射,如2018年发射的凌日系外行星巡天卫星(TESS)将继续发现新的系外行星;最近发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope),也将捕捉来自系外行星大气层的光,读取其气体,以识别可居住条件的潜在迹象。预计将于2027年发射的罗曼太空望远镜(Roman Space Telescope)也将使用多种方法以发现新的系外行星。欧洲太空总署(ESA)ARIEL任务将于2029年发射,观测系外行星的大气。NASA的CASE技术将有助于消除系外行星的云层和雾霾。仅30多年的时间,系外行星发现的数字已爆炸式的增长。2022年3月21日标志着超过5,000颗系外行星得到确认的重大里程碑。(编译/台北天文馆赵瑞青)

银河系中已确认的5,000多颗系外行星。图片来源:NASA/JPL-Caltech
银河系中已确认的5,000多颗系外行星。图片来源:NASA/JPL-Caltech

资料来源:NASA

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  有种系外行星称为热木星,它的特色就是紧贴着母恒星,因此非常热,甚至有可能被重力扭曲变形。天文学家使用欧洲太空总署的系外行星特性探测卫星 (CHEOPS),真的看到这种变形的行星了。

  这颗系外行星称为WASP-103b,它围绕着恒星WASP-103,距离约1,800光年。它几乎是颗标准的热木星,不但如木星是气态巨行星,而且非常靠近其母恒星。依现行理论模型,气体行星不可能在那里形成,因为恒星的重力、辐射和强烈的恒星风会阻止气体聚集。但热木星确实存在,迄今已发现近5,000颗系外行星之中,超过300颗可能是热木星。天文学家认为它们在更远处形成之后才向内迁。

光变

  WASP-103b于2015年首次被检测到,它的周期只有0.93天,距离母星仅0.02天文单位,因此温度高达2500K。虽然WASP-103b不小,但无法直接看到,只能测量它从恒星前面经过,造成母星亮度的下降,甚至测到它经过恒星后面时造成更微弱的亮度变暗。欧航局的CHEOPS以高精度测光,测量WASP-103的多次过境后,使天文学家能够计算出系外行星外观、质量分布,并获得行星对应潮汐力造成弹性响应(Love number)系数,而能了解系外行星组成。因为材料对变形的抵抗力取决于它是由什么组成物质。根据分析结果,WASP-103b非常类似木星,具有相似的组成和结构。但它比木星脆弱多了,它的质量是木星的1.5倍,但直径是2倍。这表示行星正在膨胀,可能是由于恒星的热所造成。大多数热木星的轨道周期越来越短,但WASP-103b的轨道周期似乎变长。天文学家认为有可能是另一物体正在破坏轨道,或是测量上的偏差。因此还需要更多观测,或许未来韦伯太空望远镜可以帮助了解此现象。相关论文发表在Astronomy & Astrophysics学报。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

系外行星

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  最近发现的系外行星TOI-674 b比海王星稍大,围绕着一颗约150光年远的红矮星运行。天文学家发现它的大气层中含有水蒸气,由于TOI-674 b的大气层比许多系外行星的大气层更容易观测,使得它成为深入研究的主要目标。

  当这颗相对较大的行星(其大小被称为超级海王星),穿过其较小的恒星表面时,穿过其大气层的星光可以更容易被我们的望远镜观测。那些装备了摄谱仪的太空探测器,包括刚刚发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜可以用来揭示行星的大气层中存在哪些气体。

  发现系外行星TOI-674 b的大气层中含有水蒸气,是拜哈勃太空望远镜和凌日系外行星巡天卫星TESS的合作所赐。这颗行星最初是由TESS发现,然后由哈勃测量它的光谱。如果韦伯望远镜一旦启动并运行,应该能够更详细观察这颗系外行星的大气层。

  由堪萨斯大学Jonathan Brande领导的一个国际团队对TOI-674 b上的水蒸气的新研究做出了贡献,该研究已经提交给一个学术期刊。(编译/台北天文馆吴典谚)

根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b 的大气包含水蒸气。
根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b的大气包含水蒸气。

资料来源:Phys.org