超短周期行星是一种小而紧凑的世界,它们在近距离围绕恒星旋转,在不到24小时内完成一个轨道,并度过一个炎热的一年。这些行星是如何形成如此极端的结构的,这是系外行星科学的一个未解之谜。
现在,天文学家发现了一颗超短周期行星(USP),它也是超轻的。这颗行星被命名为GJ 367 b,它绕恒星运行的时间仅为8小时。这颗行星的大小和火星差不多,质量是地球的一半,是迄今为止发现的最轻的行星之一。
gj367 b围绕着一颗距离太阳31光年的恒星运行,距离足够近,研究人员可以确定这颗行星的特性,这是以前探测到的USPs所不可能做到的。例如,研究小组确定GJ 376 b是一颗岩石行星,可能含有铁和镍的固体内核,类似于水星的内部。
由于离它的恒星非常近,天文学家估计gj376 b受到的辐射是地球从太阳接收的辐射的500倍。结果,这颗行星的白天面沸腾到1500摄氏度。在如此极端的温度下,任何实质性的大气都早已蒸发殆尽,至少就我们所知,生命的迹象也会随之消失。
但这颗行星有可能存在宜居的伴星。它的恒星是一颗红矮星,或M矮星——一种通常拥有多颗行星的恒星。围绕这样一颗恒星的GJ 367 b的发现表明,这个系统中可能存在更多的行星,这可以帮助科学家了解GJ 376 b和其他超短周期行星的起源。
麻省理工学院Kavli天体物理与空间研究所的高级研究科学家、研究小组成员乔治·里克说:“对于这类恒星,宜居带将在两到三周的轨道之间。”“由于这颗恒星离我们如此之近,如此明亮,我们很有可能在这个系统中看到其他行星。就像有一个标志说,“在这里寻找额外的行星!”’”
该团队的研究结果发表在杂志上科学。这项研究是由德国航空航天中心行星研究所的研究人员与一个国际研究小组合作进行的,其中包括麻省理工学院的合著者里克、罗兰·范德斯佩克和萨拉·西格尔。
运输测试
这颗新行星是由美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星(TESS)发现的,这是麻省理工学院领导的一项任务,里克是该任务的首席研究员。TESS监测天空中最近恒星的亮度变化。科学家们通过TESS的数据寻找凌日现象,即恒星光线的周期性下降,表明一颗行星正在穿越并短暂阻挡恒星的光线。
在2019年大约一个月的时间里,TESS记录了南部天空的一片区域,其中包括恒星GJ 376。麻省理工学院和其他地方的科学家分析了这些数据,发现了一个运行轨道超短,只有8小时的过境物体。他们进行了几次测试,以确保信号不是来自一个“假阳性”的来源,比如前景或背景食双星。
在确认该物体确实是一颗超短周期行星后,他们使用安装在智利欧洲南方天文台望远镜上的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)更近距离地观察了这颗行星的恒星。
通过这些测量,他们确定这颗行星是迄今为止发现的最轻的行星之一,半径为地球的72%,质量为地球的55%。这样的尺寸表明,这颗行星可能有一个富含铁的核心。
然后,研究人员对行星内部构成的各种可能性进行了削减,发现最符合数据的情景表明,铁核可能占行星内部的86%,类似于水星的构成。
麻省理工学院首席研究科学家范德斯佩克说:“我们发现了一颗火星大小的行星,它的成分与水星相似。”“这是迄今为止发现的最小的行星之一,它围绕一颗M矮星在一个非常紧密的轨道上旋转。”
随着科学家们继续研究GJ 367b和它的恒星,他们希望能探测到该系统中其他行星的信号。这些行星的特性——比如它们的间距和轨道方向——可以为了解GJ 367 b和其他超短周期行星是如何形成的提供线索。
TESS团队成员Natalia Guerrero说:“了解这些行星是如何如此接近它们的主星的,有点像侦探故事。”“为什么这颗行星没有外层大气层?”它是怎么靠近的?这个过程是和平的还是暴力的?希望这个系统能给我们更多的了解。”
这项研究得到了NASA的部分支持。
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