天文學家發(fā)現新的超級地球可能是一個宜居世界

天文學家發(fā)現了一個新的超級地球，它圍繞著一顆距離大約137光年的M矮星（紅矮星）運行。

這顆行星被命名為TOI-715b，它的半徑約為地球的1.55倍，位于恒星的宜居帶內。系統(tǒng)中還有另一個行星候選者。它有地球大小，如果得到證實，它將成為TESS迄今為止發(fā)現的最小的宜居帶。

TOI-715是一顆普通的紅矮星。它的質量大約是太陽的四分之一，半徑大約是太陽的四分之一。 TOI-715b離這顆恒星很近，它的緊湊軌道只需要19天就可以完成圍繞這顆矮星的一次旅行。由于紅矮星比太陽暗得多，這使得超級地球處于恒星保守的宜居帶。

發(fā)表在《皇家天文學會月刊》上的新研究介紹了這一發(fā)現。它的標題是”一顆半徑為1.55地球的宜居帶行星，由TOI-715承載，TOI-715是一顆靠近黃道南極的M4恒星。“主要作者是來自伯明翰大學物理與天文學學院的喬治娜·德蘭斯菲爾德。

宜居帶是識別可能含有液態(tài)水的行星的一種相當粗略的方法。它的邊界不明確，甚至相互矛盾，因為恒星光譜類型、行星反照率、質量，甚至它的大氣層的渾濁程度都可以決定一顆行星是否有液態(tài)水。

保守的宜居區(qū) （CHZ） 的想法更有幫助。它來自 2014 年的一篇論文，作者是Kopparapu 等人.它是恒星周圍的一個區(qū)域，巖石行星接收的太陽日照量是地球的0.42到0.842。任何接收到如此多能量的巖石行星都在CHZ中，無論距離如何。

在恒星的CHZ中發(fā)現超級地球總是令人興奮。它激發(fā)了我們對其他行星的好奇感，以及某些行星可能擁有其他生命的可能性。出于這個原因，它們比像熱木星這樣的行星更有趣，例如，它們擁有液態(tài)水或生命的可能性為零。即使是最頑強的極端微生物也無法在高溫下幸存下來木星邪惡的環(huán)境。

但這一發(fā)現也令人興奮，還有其他幾個原因。

現在我們已經發(fā)現了數以千計的系外行星，天文學家正在看到人口的趨勢。他們注意到的一件事是，小行星種群在1.5到2個地球半徑之間存在差距。它被稱為小行星半徑間隙或亞海王星半徑間隙（也稱為富爾頓間隙和光蒸發(fā)谷）。在1.55地球半徑處，TOI-715b位于間隙內。

在這個半徑間隙中沒有行星形成的可能性極小。行星必須從更大開始，然后失去質量才能最終進入間隙。因此，富爾頓峽告訴我們一些關于一些行星如何失去質量的信息。

天文學家認為，縫隙中的行星開始時會變大，但它們的恒星通過光蒸發(fā)剝離了它們的一些質量，使它們縮小。這就是為什么它有時被稱為光蒸發(fā)谷。山谷和光蒸發(fā)周圍有很多不確定性，天文學家想研究山谷中的行星，看看他們能學到什么。

“半徑谷的重要性在于它有可能教我們關于行星形成和形成后演化的知識，因此，這個間隙內的行星對于進一步理解塑造它的因素至關重要，”作者解釋說。

M矮星周圍是否存在這種半徑差距存在一些不確定性。M矮星可能具有密度間隙而不是半徑間隙?！叭欢?，Luque&Pallé（2022）最近的一項研究表明，M矮行星可能具有密度差距，而不是將兩個小行星種群（巖石和水世界）分開的半徑差距，”作者寫道。

無論是半徑差距還是密度差距，TOI-715b都應該告訴我們一些關于系外行星、光蒸發(fā)和系外行星在紅矮星周圍分布的性質。但是，要發(fā)現它必須告訴我們什么，需要進一步、詳細的觀察。這就是這個超級地球如此有趣的第二個原因。

自從我們開始尋找系外行星以來，科學家們一直期待著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡投入使用的那一天。

“終于，JWST的時代已經到來，隨之而來的是詳細的系外行星大氣表征的時代，”作者在他們的論文中寫道。JWST有能力觀察系外行星大氣的光譜并確定其成分。但是，盡管JWST非常強大，但有些靶標比其他靶標提供了更好的透射光譜機會。

TOI-715b是一個主要目標，因為它離它的恒星很近。由于TOI-715是一顆小紅矮星，這顆行星每19天繞它運行一次，因此這顆系外行星在其恒星前面的凌日更深、更頻繁。這意味著JWST不需要太多時間來觀察行星的大氣層，從而有效地利用了太空望遠鏡的時間。

“在透射光譜學表征大氣特征的背景下，明亮的附近M矮星是理想的行星宿主，因為小溫帶行星會經常凌日，能夠以更少的望遠鏡時間對大氣特征進行高信噪比探測，”作者解釋說。

這個超級地球可以居住嗎？由于缺乏JWST的光譜學，我們只能進行推測。它位于保守的宜居區(qū)，但這并沒有讓我們走得太遠。盡管如此，還是有一些充滿希望的跡象。

TOI-715比我們的太陽稍古老，大約有66億年的歷史。根據作者的說法，這顆恒星顯示出“低程度的磁活動”。這可能就是為什么與年輕的M矮星相比，這顆恒星在TESS光曲線中沒有耀斑的原因。眾所周知，紅矮星表現出極其強大的耀斑，可以使行星絕育。它們還可以剝離大氣層，這可能是系外行星光蒸發(fā)谷的原因。

另一顆行星可能正在圍繞TOI-715運行。它目前只是一個名為TIC 271971130.02的候選者，但如果得到證實，它將成為TESS有史以來發(fā)現的最小的宜居帶行星。但需要后續(xù)觀察來證實這一點。

TOI-715 系統(tǒng)是值得進一步研究的令人信服的目標。TOI-715b正在等待輪到它，但最終，JWST將檢查它的大氣層。如果這些結果支持宜居性，天文學家的興奮只會越來越大。同時，我們可能會更多地了解半徑或密度差距，這是更透徹地了解系外行星的障礙。

再加上這顆恒星可能擁有另一顆宜居帶行星，這是TESS發(fā)現的最小的行星，TOI-715系統(tǒng)變得更加重要。

本文最初由今日宇宙.閱讀原文.

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