发布单位:台北市立天文科学教育馆

  太阳系外一颗类似彗星的行星,其巨大的「彗尾」其实是正在流失的大气层,这引起了天文学家的兴趣,名为WASP-69b的系外行星距离地球160光年,是一颗炎热、蓬松的气态巨行星,以3.9个地球日的速度围绕其母恒星公转。2018年,天文学家发现了这颗可能有着类似彗尾的系外行星,实际上是从这颗行星的大气层中洩漏出来的,也因此这颗行星一战成名。

WASP-69b的尾巴示意图。The strange alien planet WASP-69b is trailing a huge comet-like tail 350,000 miles long as its atmosphere is blown off by its parent star. (Image credit: Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory)
图说:WASP-69b的尾巴示意图。Image credit: Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory

  这条「尾巴」被认为只是氦粒子的微小痕迹,如果它真的存在的话,现在估计至少有56万公里长——它的大气层正在被来自它母恒星的稳定恒星风吹走了。最新的观测结果显示,该行星的大气层质量正以每秒20万吨的速度脱离这颗行星,形成一条前所未有的膨胀彗尾,这项新发现主要归功于凯克天文台的大型望远镜,它比先前的观测中收集了更多的光而能解析更多数据,但是这也可能改变WASP-69母恒星的状态(例如:行星的轨道迁徒或重力不稳定等改变整体轨道的行为),天文学家称之为恒星变异性。

  由于其大气层的散失,WASP-69b大约每十亿年就得失去一整个地球的质量,听起来很多,但对于一颗大型热类木行星来说并不多,观察它的「尾巴」变化可以瞭解WASP-69b的大气层是如何与它的母恒星的交互作用的,从而得知行星及其母恒星的演化历程,相当于一个即时研究大气质量散失的实验室,也能瞭解其它数千个行星的类似演变,该论文发表于《天文物理学期刊》,并于在美国天文学会第243届会议上报告。(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

  想象一下你正在黑暗的鸡舍里寻找鸡蛋,但你找到的不是鸡蛋而是一颗鸵鸟蛋,这就有点像天文学家在2023年发现的一颗巨大行星。该行星的质量超过地球的13倍,绕着一颗冷、暗的红矮星运行,这颗较小的红矮星为M型星,在哈勃恒星分类法里为最末位,不仅只有太阳质量的九分之一,而且光度也比太阳小100倍,这样大小的恒星一般认知中并没有办法在物质稀缺的行星盘中孕育出巨大的行星。

  在过去的数年里,研究团队在美国宾州设计及建造了一台新仪器名为「适居带行星探测器」,用于检测这些冷暗星在人眼灵敏度之外的红外光,这是它们最常见的发光波长。「适居带行星探测器」连接到德州的10公尺口径霍比-埃伯利望远镜,可以测量行星在引力作用下对恒星速度的微小变化,这种技术称为都普勒径向速度法,非常适合检测系外行星。

  径向速度法暂时还没有能力发现太阳大小恒星周围类似地球的适居星球,但是冷暗的M型星相对于地球等级的行星会显示出更明显的径向速度变化,这也使得该类行星更容易被检测出来,这些较小恒星周围的行星正是研究团队的狩猎目标,然后,他们发现了一颗超巨大的气体行星环绕着冷暗的M型恒星LHS 3154公转,在论文中给出的数值里,LHS 3154b的半径达到了木星的0.9078倍(约为6.5万公里),而恒星LHS 3154的半径只有太阳的0.14倍(约为10万公里),从艺术家给的附图来看其实行星还画小了,恒星只有行星的1.5倍大,这还真是不可思议。

艺术家绘制的恒、行星比例图及太阳、地球对照。(by The Pennsylvania State University)
图说:艺术家绘制的恒、行星比例图及太阳、地球对照。(by The Pennsylvania State University)

  行星形成于由气体和尘埃组成的盘面中,这些盘拉拢附近的尘埃颗粒集中,最终结合形成固体的行星核心,一旦核心形成,行星可以透过引力吸引更多的固体尘埃及周围的气体,如氢和氦,这种形成行星的方式被称为核吸积法。像LHS 3154这样低质量的恒星应该没有足够的材料来形成这么大的核心,根据过往的资料分析,要形成这麽大质量的行星至少盘面的物质要多出10倍以上,即使透过另一种行星形成理论,「重力不稳定性」,即「盘中的气体和尘埃直接坍缩形成行星」,也难以解释这样一颗行星的形成。

  冷暗的M型星是我们银河系中最常见的恒星,天文学家透过适居带行星探测器及其它仪器的观测经验中,即使在最大的M型星周围距离较近的轨道上,要找到类似太阳系中那样的行星,其比例也要少上10倍,而我们对于那些更小的M型恒星周围,从来没有发现如此巨大的行星,除了LHS 3154b。了解这些冷暗邻居的行星,将有助于我们理解行星形成的一般过程,这一研究领域的最终目标是让天文学家了解M型恒星是否能够支持生命的发展,本篇研究发表于《科学》期刊。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:EXOKYOTOConversation

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  由芝加哥大学天文学家领导的最新研究显示,恒星HD 110067有6颗凌日亚海王星,它们沿着一系列共振轨道运行。HD 110067也称为TIC 347332255位于后发座,是一颗明亮的K0型恒星,质量和半径约为太阳的80%,距离我们100光年。

  NASA的凌日系外行星巡天卫星(TESS)在2020年发现了此恒星有两颗行星迹象,其一的周期似乎为5.642天,但另一颗却仍然未知。两年后当TESS再次对此恒星进行观测时,数据再次令人困惑。因此,研究团队使用欧洲太空总署的系外行星特性探测卫星(Cheops)进行了仔细观察后发现,数据显示的不仅仅是2颗系外行星,而是3颗系外行星处于轨道共振状态。

  最外层的行星HD 110067d轨道周期为20.519天,非常接近下一颗行星HD 110067c轨道周期(13.673天)的1.5倍,而这又几乎恰好是内行星HD 110067b轨道周期(9.114天)的1.5倍。透过预测其他轨道共振并将其与剩余的无法解释的数据进行匹配后,研究团队又发现了该系统中的其他3颗行星:HD 110067e、HD 110067f和HD 110067g。此6颗系外行星,半径为地球的 1.94到2.85倍,我们将这一类的天体称为亚海王星,其轨道周期从最内层开始依序是9.11天、13.67天、20.52天、30.79天、41.06天和54.77天,这意味着系外行星对的共振比例为3:2、3:2、3:2、4:3和4:3,这使得该系统成为已知的3个6行星共振系统之一。

HD110067系统中的6颗行星都比海王星小,并以3:2、3:2、3:2、4:3和4:3的比例形成共振链。The six planets in the HD 110067 system are all smaller than Neptune and revolve around their parent star in a very precise waltz: when the closest planet to the star makes three full revolutions around it, the second one makes exactly two during the same time; this is called a 3:2 resonance; the six planets form a resonant chain in pairs of 3:2, 3:2, 3:2, 4:3, and 4:3, resulting in the closest planet completing six orbits while the outer-most planet does one. Image credit: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO.
图说:HD110067系统中的6颗行星都比海王星小,并以3:2、3:2、3:2、4:3和4:3的比例形成共振链。图片来源:ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

  研究人员表示Cheops的观测给了我们这种共振结构,并使我们能够预测所有其他的周期,并认为只有约百分之一的系统处于共振状态。HD 110067之所以很特别并需要进一步研究,是因为它向我们展示了一个未受破坏的行星系统的原始构造。HD 110067系统提供了更多了解亚海王星及如此配置的系统是如何形成的机会,透过HD 110067系统中的行星从恒星前方通过时,光线也会穿过行星大气层,而此一特性让我们能够确定大气的化学成分和其他性质。

  由于需要大量的光,明亮的恒星HD 110067及其绕轨道运行的行星是进一步研究行星大气特征的理想目标,HD 110067系统的亚海王星质量似乎较低,这表明它们可能富含气体或水,未来有望使用詹姆斯·韦伯太空望远镜对这些行星大气层进行观测,以确定这些行星是否具有岩石或富含水的内部结构。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

  天文学家对NASA退役的克卜勒太空望远镜观测数据进行一项新分析,结果显示在Kepler-385周围有一个由7颗巨行星组成的系统。Kepler-385也称为KIC 11968463、KOI-2433或TIC 27082352,是一颗F型恒星,比太阳大约10%,温度高5%,位于天鹅座,距离我们4,944光年。这颗恒星拥有7颗比海王星小的行星:Kepler-385b、c、d、e、f、g和h。最内侧2颗行星比地球稍大,可能是由岩石组成,并可能有稀薄的大气层;其他5颗行星较大,每颗行星的半径约为地球的两倍,预计都笼罩在厚厚的大气层中。

艺术家对Kepler-385的想像。An artist’s concept of Kepler-385, the seven-planet system revealed in a new catalog of planet candidates discovered by NASA’s Kepler space telescope. Image credit: NASA / Daniel Rutter.
图说:艺术家对Kepler-385的想像。图片来源:NASA / Daniel Rutter

  克卜勒星表中包含近4,400个候选行星,其中包括七百多个多行星系统,Kepler-385是已知少数几个包含6颗以上已验证行星或候选行星的行星系统之一。NASA的天文学家表示克卜勒任务已发现绝大多数已知的系外行星,这份新的星表将使天文学家能够更加地了解它们的特性。而研究团队更制作一份包含每个系统准确讯息的综合列表,使得像Kepler-385这样的发现成为可能。新的星表使用了改进的恒星特性测量方法,并更准确地计算每颗凌日行星穿过其母恒星的路径,这种组合显现了当一颗恒星拥有多颗凌日行星时,其轨道通常比只有一、两颗行星时来得更圆。这项新的研究也更详细地描绘了每颗行星及其所在系统的样子,让我们更了解太阳系以外的众多世界。天文学家说主要星表列出了所有已知仅围绕一颗恒星运行和凌日的克卜勒行星候选者。为了完整起见,还提供了一份简短的列表,列出克卜勒任务发现凌日行星的恒星周围已确定的二十多颗非凌日行星的特性。相关研究成果发表于《Planetary Science Journa》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

  这是詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪(MIRI)于2023年3月12日至13日拍摄的热气体巨型系外行星WASP-17 b的透射光谱,首次揭示了系外行星云层中存在石英(晶体二氧化硅,SiO2)的证据。这是第一次在系外行星中发现二氧化硅,也是首次在凌日系外行星中发现特定云种。

詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪所拍摄WASP-17b的透射光谱。This is a transmission spectrum of the hot gas giant exoplanet WASP-17 b captured by the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope's innovative Mid-Infrared Instrument (MIRI) on 12–13 March 2023. It reveals the first evidence for quartz (crystalline silica) in the clouds of an exoplanet. Credit: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI), D. Grant (University of Bristol), H. R. Wakeford (University of Bristol), N. Lewis (Cornell University)
图说:詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪所拍摄WASP-17b的透射光谱。图片来源:ASA / ESA / CSA / R. Crawford, STScI / D. Grant, University of Bristol / H.R. Wakeford, University of Bristol / N. Lewis, Cornell University

  WASP-17b位于天蝎座,距离地球约1,300光年,于2009年首次被发现,绕着F型主序星WASP-17运行。WASP-17b的体积是木星的7倍多,质量不到木星的一半,是已知最大的系外行星之一。再加上它的轨道周期仅3.7个地球日,这使得这颗行星成为透射光谱学的理想选择。当它们凌日时,一些星光会穿过行星的大气层,大气中的粒子,如水蒸气、二氧化碳、甲烷等会吸收部分光,这种吸收发生在特定波长的光下,透过研究星光被吸收的波长,可以确定大气中存在哪一种粒子。

  该光谱是透过测量行星凌日时28个中红外光波段的亮度变化而得出的,韦伯使用MIRI的低解析度摄谱仪对WASP-17系统进行了近10个小时的观测,在凌日之前、期间和之后收集了超过1,275个测量数据。透过从恒星本身的亮度中减去当行星位于恒星前方时到达望远镜的各个波长的光亮度,计算出每个波长被行星大气层阻挡的光量(图中白色圆点)。紫色实线是韦伯MIRI、哈勃和史匹哲观测数据的最佳拟合模型(哈勃和史匹哲数据涵盖0.34~4.5微米的波长,图中未显示)。光谱显示在8.6微米附近有一个明显的特征,天文学家认为这是由二氧化硅颗粒吸收了部分穿过大气层的星光所造成的。黄色虚线则显示若WASP-17 b大气中的云层不含二氧化硅的光谱会是什么样子。至于到底有多少二氧化硅以及其云层有多普遍,目前仍难以确定。相关研究成果发表于《the Astrophysical Journal Letters》期刊上。(编译/台北天文馆赵瑞青)

资料来源:ESA

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学使用NASA凌日系外行星巡天卫星(TESS)发现并验证了两颗围绕K型矮星TOI-4600运行的长周期巨型系外行星,其中一颗行星TOI-4600c每482.8天绕母恒星运行一次,是迄今为止TESS发现并已验证周期最长的行星。

  TOI-4600位于天龙座,距离地球约815光年,也被称为TIC 232608943和2MASS J17134806+6433581,被归类为早期K型矮星。TOI-4600至少拥有两颗巨大的系外行星,分别是TOI-4600b和TOI-4600c,内行星TOI-4600b比木星大6.8倍,轨道周期为83天;外行星TOI-4600c的半径为木星半径的9.4倍,轨道周期为483天。这两颗行星很可能是气态巨行星,类似于木星和土星,不过内行星的成分可能更多的是气体和冰的混合。

艺术家对TOI-4600系统中两颗系外行星及其母星的想像。An artist’s rendition of the two exoplanets and their parent star in the TOI-4600 system. Image credit: Tedi Vick.
图说:艺术家对TOI-4600系统中两颗系外行星及其母星的想像。图片来源:Tedi Vick。

  这两颗行星是热木星和太阳系中更冷、周期更长的气态巨行星之间的桥樑。研究人员表示相对而言这些周期更长的系统是尚未被探索的范围,若我们试图想了解太阳系与已发现的其他系统相比处于什么位置时,确实需要更多像这些更边缘的桉例,来帮助我们得到更好的理解,因为目前我们所发现的很多系外行星系统,看起来都不像我们的太阳系。

  TOI-4600c是TESS迄今为止检测到轨道周期最长的系外行星,它也是最冷的行星之一,温度约191K,而内行星TOI-4600b的温度则为347K。这两颗行星之间的距离与水星到火星之间的距离差不多,这表示该系统中可能还存在其他行星。研究团队将试着寻找是否还有证据,证明还有其他行星的存在,无论是位于更近或更远之处,而TESS已被证实有能力找到暖木星和冷木星。相关研究成果发表于《the Astrophysical Journal Letter》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

  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。

艺术家对类地系外行星LP 791-18d的想像。An artist’s impression of the exo-Earth LP 791-18d. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center / Chris Smith, KRBwyle.
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

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。Artist's impression of VVHS 1256 b, with its swirling cloudy atmosphere and two suns. (NASA, ESA, CSA, J. Olmsted/STScI)
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。

韦伯望远镜所拍摄的红外线光谱显示丰富的元素组成。The infrared spectrum of VHS 1256 b. (NASA, ESA, CSA, J. Olmsted/STScI, B. Miles/UA, S. Hinkley/UOE, B. Biller/UE, A. Skemer/UCSC)
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

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。
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。

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)
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。

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)
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