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“意式浓缩”发现金星一半大小的岩质行星
2022-06-20

一组天文学家利用位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT),对距离太阳仅35光年的恒星 L 98-59 进行了新的研究,发现它拥有一颗质量只有金星的一半的行星,天文学猜测这颗行星可能位于宜居带内,甚至可能是一个海洋世界。

L 98-59 和 L 98-59 b 艺术想象画(来源:ESO/M。 Kornmesser)

在太阳系中,目前为止我们只知道地球上有合适的大气合适的海洋,虽然我们已经发现了近5000颗系外行星,但实际上,我们会格外关注这样几个要素的组合:宜居带内+地球大小+大气+水。可是,地球太小了。我们站在地球上看地球,当然觉得很大,然而你有没有想过,如果把地球摆到几十、几百、甚至几千光年以外呢?我们还能发现它吗?

L 98-59 是个M3V型的红矮星,质量和直径都只有太阳的30%,距离地球只有34.6光年。它拥有不止一颗行星。2019年,天文学家使用美国航天局的凌日系外行星巡天卫星(TESS)首次发现了 L 98-59 的三颗行星。该卫星所采用的方法是“凌星法”,即通过恒星亮度的减弱程度来推测是否有行星环绕。这种方法通常只能知道行星的大小,以及行星到恒星的距离。

L 98-59 系统和太阳系比较,横轴为开氏温标。L 98-59 系统包含四颗已确认的岩态行星(上方图示中用彩色标记)。离恒星最近的行星的质量大约是金星的一半,是迄今为止用视向速度技术探测到的质量最小的系外行星。第三颗行星质量的30%可能是水,可能是一个海洋世界。第四颗行星的存在已经被证实,但质量和半径尚未确认(彩色标记但大小用虚线表示)。该团队还发现了可能存在的第五颗行星的迹象(用虚线表示),一旦确认,它也将成为该系统中第二个处于宜居带内的行星。(来源:ESO/L。 Calçada/M。 Kornmesser)

然而,要想判断行星的性质、结构、有没有大气、有没有水,这些信息还不够,至少还必须了解质量,推算密度,从而判断大气和水的含量。在对太阳系外生命的探索中,这是非常重要的一步。如果有行星绕着恒星运动,恒星会在行星引力的影响下出现细微的摆动,视向速度法就是通过探测这种细微的摆动(测量恒星的视向速度)来推测行星的存在,并且根据力学关系计算出行星的质量。可是,木星对太阳的视向速度影响大约为 12.7 m/s,而地球对太阳的视向速度影响大概只有 9 cm/s。可想而知,要想找出类地行星,谈何容易!

L98-59 b 想象画(来源:NASA)

现在,技术带来了新的令人惊喜的突破。由葡萄牙波尔图大学天体物理学中心奥利弗·德芒戎(Olivier D。 S。 Demangeon)领衔的一个国际团队使用欧南台甚大望远镜上精确度和稳定性俱佳的光谱仪 ESPRESSO (全名为“用于岩质系外行星和稳定光谱观测的阶梯光栅光谱仪”)识别出距离 L 98-59 最近的那个行星质量只有金星的一半,这也是迄今人类使用视向速度法所发现的最小质量的系外行星。无疑这是个让人鼓舞的成果。该行星距离恒星只有 0.021 天文单位,公转周期只有 2.253 天。由于离恒星很近,因此研究人员估计表面温度可能会达到330℃。

L 98-59 的视向速度。橙色圆点为ESPRESSO观测数据,蓝色圆点为HARPS观测数据。(来源:O。 D。 S。 Demangeon, et al。 2021)

此外,该团队还发现了 L 98-59 系统中之前尚未发现的行星,即第四颗行星。这颗行星距离恒星 0.07 天文单位,质量或超过地球的 3 倍。它可能位于宜居带内,不排除其表面有液态水的可能。同时,他们还认为或许另有第五颗行星“隐藏”其中。