(NASA 艾姆斯/JPL-加州理工学院/T. Pyle、Christine Daniloff、麻省理工学院)
每颗系外行星都有其特殊之处,但新发现的 186 光年外的系外行星是一种特别美味的享受。这是一个与地球大小相当的小世界,绕恒星运行的轨道仅需 3.14 天。
这非常接近数学常数 π (圆周率),描述圆的周长与其直径之比的数字。因此,尽管这颗系外行星的正式名称是 K2-315b,但它的发现者却给它起了个绰号“π地球”。
这颗恒星的发现已经酝酿了数年。它存在的第一个迹象早在 2017 年就出现了,当时开普勒太空望远镜 (安息吧)正在执行第二次扩展任务。
在一颗只有太阳大小 20% 的暗淡红矮星的光线下,开普勒定期检测到 20 个微小的凹陷。这是我们寻找系外行星的主要方式——这种下降通常意味着一颗行星正在我们和相关恒星之间穿过,这就是所谓的凌日。这些凌日现象在星光中表现为非常轻微的波动。
但仅凭一次倾斜的集合并不足以确认系外行星的探测,因此,天文学家 Prajwal Niraula 和他的同事利用开普勒数据,于今年早些时候出发用 SPECULOOS 研究这颗恒星。
这是一个协同工作的望远镜网络,专门搜索暗淡矮星周围的地球大小的系外行星。
在 2 月、3 月和 5 月的三次观测中,该团队将 SPECULOOS 望远镜转向 K2-315 恒星的方向。他们又观察了三次倾角,并利用雇用仪器在WM凯克天文台。
这些下降与三年前开普勒记录的 3.14 天时间完全一致。这颗恒星的光谱证实了这些下降确实是一颗凌日系外行星的结果。
我们可以从恒星凌日中得知很多信息。仅凭恒星变暗的光量就可以告诉我们这颗系外行星有多大。由此,Niraula 和他的同事确定 K2-315b 的大小约为地球的 95%。
在这个尺寸下,这颗行星可能是岩石组成的,就像地球一样,,, 和,但不能完全排除其他组合。
为此,我们需要多普勒光谱。即使是一颗非常小的行星,当它们围绕恒星运行时,也会对它的恒星产生一点牵引力。相互重心,这些运动会对恒星发出的光的波长产生非常小的变化——当恒星向观察者移动时被压缩,当恒星远离观察者时被拉伸。
恒星的确切移动量可以提供系外行星的质量。蓬松的气态巨行星密度较低,因此如果你有一颗质量相对较低的大行星,你可以推断它是气态的。岩石行星的密度更大,因此它们的质量与尺寸之比更高。
然而,即使 K2-315b 是岩石,也不可能存在我们所知的生命。
即使其轨道速度达到每秒 81 公里(每秒 50 英里)(地球轨道速度为每秒29.78公里,或每秒 18.5 英里),它距离恒星如此之近,以至于它的表面会非常热。它会加热到约 450 开尔文(177 摄氏度,或 350 华氏度)。
然而,这颗行星可能是后续研究的一个很好的目标。这是因为小而昏暗的恒星不像它们较大的兄弟姐妹那样明亮,这意味着当系外行星凌日时,它们提供了更好的机会寻找大气层。
当恒星的光穿过系外行星大气层时,由于不同的元素吸收或发射某些波长,光应该会略有变化。
即使是一颗不适合居住的系外行星的大气层也会是一件令人着迷的事情,研究小组估计即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜只需要 40 次凌日就能获得足够的数据来进行探测。
不过,这是为了未来的科学。与此同时,该团队计划继续使用 SPECULOOS 来尝试寻找更多目标。
尼劳拉说:“未来将会出现更多有趣的行星,正好赶上 JWST,这是一种旨在探测这些外星世界大气层的望远镜。” “有了更好的算法,希望有一天,我们可以寻找更小的行星,甚至像火星一样小。”
该研究发表于天文杂志。