天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆新的類(lèi)似海王星大小的系外行星TOI-1231 b 有濃密大氣層
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：一個(gè)國(guó)際合作小組，包括來(lái)自美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和新墨西哥大學(xué)的學(xué)家星科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆新的類(lèi)似海王星大小的系外行星，其軌道周期為24天，發(fā)現(xiàn)天津附近約服務(wù)外圍女上門(mén)vx《192-1819-1410》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)圍繞著附近的顆新一顆M型矮星運(yùn)行。最近的類(lèi)大小的系發(fā)現(xiàn)提供了令人興奮的研究機(jī)會(huì)，這要?dú)w功于該行星的似海大量大氣層、小恒星以及該系統(tǒng)遠(yuǎn)離地球的王星外行速度。
這項(xiàng)研究的天文題目是TOI-1231 b：一顆溫帶的、海王星大小的學(xué)家星行星繞著附近的M3矮星NLTT 24399運(yùn)行，將發(fā)表在未來(lái)的發(fā)現(xiàn)一期《天文雜志》上。這顆名叫TOI-1231 b是顆新的系外行星利用凌日系外行星探測(cè)衛(wèi)星（TESS）的測(cè)光數(shù)據(jù)探測(cè)到并通過(guò)智利拉斯坎帕納斯天文臺(tái)的麥哲倫克萊望遠(yuǎn)鏡上的行星探測(cè)光譜儀（PFS）進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。PFS是類(lèi)大小的系一個(gè)復(fù)雜的儀器，通過(guò)它們對(duì)其宿主恒星的似海引力影響來(lái)探測(cè)系外行星。當(dāng)行星繞著它們的王星外行宿主運(yùn)行時(shí)，測(cè)量到的天文天津附近約服務(wù)外圍女上門(mén)vx《192-1819-1410》提供外圍女上門(mén)服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)恒星速度會(huì)周期性地變化，揭示出行星的存在以及關(guān)于它們的質(zhì)量和軌道的信息。
美國(guó)宇航局的TESS所采用的觀測(cè)策略，將每個(gè)半球分為13個(gè)區(qū)，大約進(jìn)行28天的調(diào)查，正在產(chǎn)生最全面的凌日行星全天空搜索。這種方法已經(jīng)證明了它有能力探測(cè)到從類(lèi)日星到低質(zhì)量的M型矮星周?chē)拇笮秃托⌒托行恰型矮星，也被稱(chēng)為紅矮星，是銀河系中最常見(jiàn)的恒星類(lèi)型，約占銀河系所有恒星的70%。
M型矮星較小，只擁有我們太陽(yáng)質(zhì)量的一小部分，光度較低。因?yàn)镸型矮星比較小，當(dāng)一個(gè)特定大小的行星經(jīng)過(guò)這顆恒星時(shí)，被行星擋住的光量比較大，使得行星過(guò)境更容易被發(fā)現(xiàn)。想象一下，一顆類(lèi)似于地球的行星在一顆太陽(yáng)大小的恒星面前經(jīng)過(guò)，它將會(huì)擋住一小部分光；但是如果它在一顆小得多的恒星面前經(jīng)過(guò)，被擋住的光的比例將會(huì)更大。從某種意義上說(shuō)，這在恒星的表面形成了一個(gè)更大的陰影，使M型矮星周?chē)男行歉菀妆惶綔y(cè)到，也更容易研究。
雖然它能夠在整個(gè)天空中探測(cè)到系外行星，但TESS的調(diào)查策略也會(huì)產(chǎn)生基于軌道周期的重大觀測(cè)偏差。系外行星必須在TESS的觀測(cè)范圍內(nèi)至少穿越其宿主恒星兩次，才能被科學(xué)處理操作中心（SPOC）管道和快速觀測(cè)管道（QLP）探測(cè)到正確的周期，這兩個(gè)管道分別搜索TESS的2分鐘和30分鐘節(jié)奏的數(shù)據(jù)。由于TESS總天空覆蓋率的74%只觀測(cè)了28天，所以TESS探測(cè)到的大多數(shù)系外行星的周期都小于14天。因此，TOI-1231b的24天周期使得它的發(fā)現(xiàn)更有價(jià)值。
美國(guó)宇航局JPL的科學(xué)家Jennifer Burt（伯特）是這篇論文的主要作者，她的合作者包括UNM物理和天文學(xué)系的助理教授Diana Dragomir（德拉戈米爾），他們測(cè)量了該行星的半徑和質(zhì)量。伯特說(shuō)：“與分布在全球各地的一群優(yōu)秀的天文學(xué)家合作，我們能夠收集必要的數(shù)據(jù)來(lái)描述主星的特征，并測(cè)量該行星的半徑和質(zhì)量。這些數(shù)值反過(guò)來(lái)使我們能夠計(jì)算出該行星的體積密度，并假設(shè)該行星是由什么構(gòu)成的。TOI-1231 b的大小和密度與海王星相當(dāng)相似，所以我們認(rèn)為它有一個(gè)類(lèi)似的大型氣態(tài)大氣。"圍繞M型矮星宿主運(yùn)行的系外行星的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，我們可以更容易地測(cè)量它們的質(zhì)量，因?yàn)樾行琴|(zhì)量與恒星質(zhì)量的比率也較大。當(dāng)恒星較小，質(zhì)量較小時(shí)，已有的探測(cè)方法可以更好地工作，因?yàn)樾行窍鄬?duì)于恒星來(lái)說(shuō)更容易突出。就像投在恒星上的陰影。恒星越小，恒星的質(zhì)量越小，就越能檢測(cè)到行星的影響。即使TOI 1231b離它的恒星比地球離太陽(yáng)的距離近八倍，它的溫度也與地球相似，這要?dú)w功于它的主星更冷更不亮，然而，這顆行星本身實(shí)際上比地球大，比海王星小一點(diǎn)--我們可以稱(chēng)它為亞海王星。”
伯特和德拉戈米爾在麻省理工學(xué)院卡夫利研究所擔(dān)任研究員時(shí)就開(kāi)始了這項(xiàng)研究，他們與專(zhuān)門(mén)觀察和描述小行星大氣層的科學(xué)家合作，以弄清哪些當(dāng)前和未來(lái)的天基任務(wù)可能能夠窺視TOI-1231 b的外層，以告知研究人員到底有哪些氣體在圍繞著這顆行星旋轉(zhuǎn)。TOI-1231b的溫度約為330開(kāi)爾文或140華氏度，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最冷的、可用于大氣研究的小型系外行星之一。
過(guò)去的研究表明，如此冰冷的行星可能在其大氣層的高處有云層，這使得很難確定它們周?chē)惺裁搭?lèi)型的氣體。但是對(duì)另一顆名為K2-18 b的小型冰冷行星的新觀察打破了這一趨勢(shì)，并顯示出其大氣層中存在水的證據(jù)，令許多天文學(xué)家感到驚訝。伯特說(shuō)：“TOI-1231 b是我們所知道的類(lèi)似大小和溫度范圍的唯一其他行星之一，因此未來(lái)對(duì)這顆新行星的觀測(cè)將讓我們確定在這些溫帶世界周?chē)纬伤剖嵌嗝闯Ｒ?jiàn)（或罕見(jiàn)）。”
此外，由于其宿主恒星具有較高的近紅外（NIR）亮度，它將成為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（HST）和詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）未來(lái)任務(wù)的一個(gè)令人興奮的目標(biāo)。由該論文的共同作者之一領(lǐng)導(dǎo)的第一組這些觀測(cè)，應(yīng)該在本月晚些時(shí)候使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行。
“TOI 1231b的低密度表明它被大量的大氣層所包圍，而不是一個(gè)巖質(zhì)行星。但是這個(gè)大氣層的組成和范圍是未知的，”德拉戈米爾說(shuō)。“TOI1231b可能有一個(gè)大的氫氣或氫氦大氣層，或者一個(gè)更密集的水蒸氣大氣層。每一種都指向不同的起源，使天文學(xué)家能夠了解與我們太陽(yáng)周?chē)男行窍啾龋琈型矮星周?chē)男行鞘欠褚约叭绾涡纬刹煌男行牵纭Ｎ覀兗磳⑦M(jìn)行的HST觀測(cè)將開(kāi)始回答這些問(wèn)題，而JWST有望對(duì)該行星的大氣層進(jìn)行更徹底的觀察。”
研究該行星大氣層的另一種方法是調(diào)查氣體是否被吹走，通過(guò)尋找該行星周?chē)鷼浜秃さ仍拥淖C據(jù)，因?yàn)樗┻^(guò)其主星的表面。一般來(lái)說(shuō)，氫原子幾乎不可能被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兊拇嬖诒恍请H氣體所掩蓋。但是這個(gè)行星-恒星系統(tǒng)提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)應(yīng)用這種方法，因?yàn)樗h(yuǎn)離地球的速度非常快。
伯特說(shuō)：“過(guò)去20年系外行星科學(xué)最令人感興趣的結(jié)果之一是，到目前為止，我們發(fā)現(xiàn)的新行星系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)看起來(lái)像我們的太陽(yáng)系。他們充滿(mǎn)了地球和海王星大小之間的行星，其軌道比水星的短得多，所以我們沒(méi)有任何本地的例子可以與之比較。我們發(fā)現(xiàn)的這顆新行星仍然很奇怪--但它離有點(diǎn)像我們附近的行星又進(jìn)了一步。與迄今為止探測(cè)到的大多數(shù)凌日行星相比，它們的溫度通常在數(shù)百或數(shù)千度之間，而TOI-1231 b是非常寒冷的。這顆行星加入了其他兩三顆附近的小型系外行星的行列，在未來(lái)的幾年里，我們將利用各種望遠(yuǎn)鏡對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，所以請(qǐng)密切關(guān)注TOI1231b的新進(jìn)展！”

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