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在CHEOPS太空望远镜的帮助下，一个由欧洲天文学家组成的国际团队成功地确定了四颗新的系外行星的存在。这四颗迷你海王星体积更小，温度更低，比大量发现的所谓热木星系外行星更难找到。四篇论文中的两篇由伯尔尼大学和日内瓦大学的研究人员领导，他们也是国家行星研究能力中心(NCCR)的成员。
CHEOPS是欧洲空间局(欧空局)和瑞士在伯尔尼大学领导下与日内瓦大学合作进行的联合任务。自2019年12月发射以来，CHEOPS的极其精确的测量为系外行星领域的几项关键发现做出了贡献。
伯尔尼大学和日内瓦大学的NCCR行星成员sol
两颗卫星的协同作用
CHEOPS卫星观察恒星的亮度，以便捕捉到当一颗绕轨道运行的行星碰巧从它的恒星前面经过时发生的轻微变暗。通过寻找这些被称为“凌日”的变暗事件，科学家们已经能够发现数千颗已知围绕太阳以外的恒星运行的系外行星中的大多数。
“美国宇航局的TESS卫星擅长探测系外行星的凌日现象，即使是最具挑战性的小行星。然而，为了快速扫描大部分天空，它每27天改变一次视野，这就阻止了它在更长的轨道周期内发现行星，”休·奥斯本解释说。尽管如此，TESS卫星还是能够观测到TOI 5678和HIP 9618恒星周围的单次凌日。当两年后返回到相同的视场时，它可以再次观测到围绕同一颗恒星的类似凌日现象。尽管进行了这些观测，但由于信息不完整，仍然无法明确地得出这些恒星周围存在行星的结论。
“这就是CHEOPS发挥作用的地方:一次专注于一颗恒星，CHEOPS是一个后续任务，它可以完美地继续观察这些恒星，以找到缺失的信息，”sol
一场冗长的“捉迷藏”游戏
由于怀疑系外行星的存在，CHEOPS团队设计了一种方法，以避免盲目地花费宝贵的观测时间，希望能发现更多的凌日现象。基于TESS观测到的极少线索，他们采取了一种有针对性的方法。在此基础上，奥斯本开发了一种软件，可以为每个行星提出候选周期并确定优先顺序。奥斯本说:“然后，我们利用CHEOPS卫星与行星玩一种‘捉迷藏’的游戏。”
“我们在给定的时间将CHEOPS指向一个目标，根据我们是否观察到凌日，我们可以消除一些可能性，并在另一个时间再次尝试，直到找到轨道周期的唯一解决方案。”科学家们分别进行了5次和4次尝试，才清楚地确认了这两颗系外行星的存在，并确定TOI 5678 b的周期为48天，而HIP 9618 c的周期为52.5天。
JWST的理想目标
科学家们的故事并没有就此结束。有了新发现的受限周期，他们可以使用另一种称为径向速度的技术转向地面观测，这种技术使研究小组能够确定TOI 5678 b和HIP 9618 c的质量分别为地球质量的20和7.5倍。有了行星的大小和质量，它的密度就已知了，科学家们可以知道它是由什么组成的。乌尔默-莫尔解释说:“然而，对于迷你海王星来说，密度是不够的，关于行星的组成仍然有一些假设:它们要么是含有大量气体的岩石行星，要么是富含水的行星，大气层非常潮湿。”“由于这四颗新发现的系外行星都围绕着明亮的恒星运行，这也使它们成为詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)任务的主要兴趣目标，这可能有助于解决它们的组成之谜，”乌尔默-莫尔继续说道。
到目前为止，观测到的大多数系外行星大气层都来自热木星，热木星是一种非常大且热的系外行星，绕着它们的母恒星运行。“我们发现的四颗新行星的温度要温和得多，‘只有’217至277摄氏度。这样的温度使云和分子得以存活，否则它们就会被热木星的高温摧毁。它们可能会被JWST探测到，”奥斯本解释道。这四颗新发现的行星比热木星体积更小，轨道周期更长，是观测类地行星凌日的第一步。
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