宽轨道上的气态巨行星宝库可以帮助我们深入了解我们自己的太阳系 – 物理世界

宽轨道上的气态巨行星宝库可以帮助我们深入了解我们自己的太阳系 – 物理世界

时间戳：6年2024月8日上午30:XNUMX

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/treasure-trove-of-gas-giants-on-wide-orbits-could-provide-insight-into-our-own-solar-system-physics-world-2.jpg" data-caption="追踪系外行星 费思·霍索恩和萨姆·吉尔在华威大学校园马什天文台。 （由华威大学提供）>> 菲斯·霍索恩和山姆·吉尔
追踪系外行星 费思·霍索恩和萨姆·吉尔在华威大学校园马什天文台。 （由华威大学提供）

美国宇航局的数据中发现了一组罕见且有价值的长周期轨道凌日系外行星 过境行星观测卫星 （苔丝）使命。由于系外行星目录主要是靠近恒星的短周期世界，这些较长周期的候选行星提供了一些不同的东西：具体来说，是对较冷行星的洞察。

“系外行星科学的伟大前沿之一正在将其延伸到与太阳系相当的长周期，”说 信仰山楂，最后一年的博士生 华威大学 谁领导了调查结果。

周期较长的系外行星比距离较近的系外行星凌日的可能性更小，而且凌日的频率也更低，这使得它们更难被发现。 Hawthorn 和她的团队利用 TESS 观测天空的方式解决了这个问题。 TESS 花费一年（或“周期”）观测天球的一半，然后在第二年转移到另一半。在第 1 和第 3 周期中，它观测了南部天空，在第 2 和第 4 周期中，观测了北部天空。在每个周期中，天空被分成几个扇区，TESS 会花 27 天观察，然后再进入下一个扇区。因此，TESS通常倾向于探测轨道周期短于10天的行星。

借助第二作者编写的算法 山姆吉尔同样来自沃里克的霍索恩团队搜索了第一周期和第三周期的数据，覆盖了南部天体，寻找凌日两次的行星，每个周期一次。他们将这些称为“双重凌日”，并且避开了等待观察至少三次凌日来确认轨道周期的明智做法。

该算法最初挑选出了 2000 个潜在的双轨交通，经过目视审查后，Hawthorn 的团队将范围缩小到 85 个。其中 60 个已经在其他团队对 TESS 数据的分析中出现，但 2.67 个是全新的。所有这些似乎都是气态巨行星，最小的半径是地球半径的 XNUMX 倍，它们都需要通过径向速度测量来确认，以确定它们的质量。

诱人的过境

“我们的技术利用了 TESS 的运作方式，”Hawthorn 说道 物理世界。 “其他技术，例如微透镜和天体测量学，往往贡献了大部分长周期技术，但对我们来说重要的是，如果你有一颗凌日行星，你也可以使用透射光谱来观察它们的大气层。”

凌日光谱涉及测量行星大气层对恒星光的影响，因为恒星光在到达我们的途中经过大气层过滤。行星大气中的分子在恒星光谱中留下暗吸收线，告诉我们该大气的成分。凌日光谱现在经常在短周期世界上进行，但在较长周期世界上进行这种实验的机会并不经常出现。

“如果我们真正想了解系外行星的大气层以及系外行星本身与太阳系中的大气层相比如何，我们需要研究的就是这些周期较长的系外行星，”说 戴安娜·德拉戈米尔，新墨西哥大学的天文学家。尽管德拉戈米尔没有参与霍索恩的研究，但她是发现 两次长周期双重凌日 在 2023 年的 TESS 数据中，它还通过采用一种算法来检测传统多凌日技术错过的单个凌日，发现了数百个系外行星候选者。

“我相信 TESS 数据中仍有许多单一凌日和双重凌日尚未被发现，”德拉戈米尔说道 物理世界。 “我确实认为，随着算法的改进，我们会在未来几年发现很多这样的情况。”

不寻常的候选人

霍索恩的候选世界的轨道周期在 20 到 700 天之间，尽管仅通过两次凌日来确定它们的精确周期是不可能的。大多数轨道都是标准的 F 型、G 型和 K 型恒星（我们的太阳是 G 型恒星，F 型恒星稍热，K 型恒星稍冷），但也有一些因不同而脱颖而出。

“很高兴我们确实在发现的情况中发现了一些不寻常的案例，但需要注意的是，它们目前只是候选案例，”霍索恩说。

一个名为 TIC-221915858 的系统拥有一颗炽热的 A 型恒星（表面温度为 9200 °C，而太阳的温度为 5500 °C），这将是 TESS 发现的拥有行星的最热恒星。

另一个候选者是 TOI-709，它涉及一颗致密的、演化的“热亚矮星”，它在红巨星阶段后开始失去质量，并正在转变为白矮星。另一个不明的凌日和可能的伴星使水变得浑浊。

“这真的很奇怪，”霍索恩说。 “它实际上不太可能是一颗行星，但我们选择将它保留在样本中，因为它非常有趣且不寻常。从我们的数据来看，它通过了我们所有的审查测试。但那里发生了一些非常奇怪的事情。”

类似于太阳系

如果天文学家希望找到更广泛的行星，例如太阳系中的行星，而不仅仅是那些靠近恒星运行的行星，那么采用更多非常规技术是关键。

德拉戈米尔说，“每个人都习惯了”等待至少三次过境。 “也许，作为一个社区，我们应该更加开放地了解一颗新的系外行星真正需要什么属性，或者不需要什么属性。”

如果随着先进算法挑选出隐藏在数据中的更多长周期行星，这些发现开始增多，那么天文学家将能够进行统计分析，以更好地了解像我们的太阳系这样的行星系统架构有多么常见。

“我想知道它们相对于距离较近的行星有多常见，”德拉戈米尔说。 “为了进行这一评估，我们需要尽可能多的长期行星样本。”

该发现报告于 皇家天文学会月刊.

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