據外媒報道，歐洲航天局(ESA)的系外行星衛星搜尋者CHEOPS在探索圍繞同一顆恆星的兩顆已知行星時意外發現了第三顆行星從其恆星前面經過。據研究人員稱，這一凌日現象將揭示一顆陌生行星令人興奮的細節，目前還沒有已知的同類。
這一發現是CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) 的首批成果之一，也是第一次觀測到周期超過100天的系外行星通過一顆肉眼可以看到的明亮恆星。這一發現發表在《Nature Astronomy》上。
這顆跟太陽相似的明亮恆星被稱為Nu2 Lupi，距離地球50光年多一點，位於豺狼座(Lupus)。2019年，智利歐洲南方天文台(ESO)的HARPS（全稱High precision Radial velocity Planet Searcher）在該系統中發現了三顆質量介於地球和海王星之間的系外行星（稱為b、c、d），它們的軌道周期分別為11.6天、27.6天和107.6天。之後，NASA的TESS衛星發現了兩顆內部行星–b和c凌日了Nu2 Lupi，使其成為僅有的三顆肉眼可見的恆星中有一顆以上的凌日行星。
“像Nu2 Lupi這樣的凌日系統對於我們理解行星是如何形成和進化的非常重要，因為我們可以詳細比較同一顆明亮恆星周圍的幾顆行星，”來自比利時列日大學的研究員、這篇論文的第一作者Laetitia Delrez說道，“我們的想法是繼續之前對Nu2 Lupi的研究，用CHEOPS觀測從Nu2 Lupi前面經過的行星b和c，但在行星c凌日期間，我們驚訝地看到了行星d的意外凌日，而行星d位於太陽系的更遠處。”
行星凌日為研究它們的大氣、軌道、大小和組成提供了寶貴的機會。當一顆凌日行星從其恆星前面經過時，它擋住了恆星的一小部分光線，但這一小部分光線是可以探測到的。正是這一小部分光線為研究人員帶來了新發現。由於長周期的系外行星的軌道距離它們的恆星很遠，因此在凌日期間發現行星的可能性非常小，這使得CHEOPS的發現非常令人驚訝。
通過利用CHEOPS的高精度技術，行星d的半徑被發現約為地球的2.5倍，環繞其恆星的公轉周期為107天多一點。此外，利用地球望遠鏡的觀測資料，它的質量被估計為地球質量的8.8倍。
“跟許多其他已知的系外行星相比，恆星落到行星d上的輻射量非常小。如果它在我們的太陽系中，Nu2 Lupi d就會在水星和金星之間運行，”IAC的高級博士后研究員、這項研究的論文合著者Mahmoudreza oshah指出，“再加上它明亮的母恆星、長軌道周期和適合後續研究的理想狀態，這意味着行星d是非常令人興奮的：它是一個例外的對象，沒有已知的同類，它肯定會是未來研究的基礎對象。”
迄今為止發現的大部分長周期凌日系外行星都是圍繞恆星運行的，然而這些恆星太過微弱所以無法進行詳細的後續觀測，這意味着我們對它們的屬性知之甚少。然而Nu2 Lupi足夠明亮，它足以吸引其他強大的太空望遠鏡，如NASA/ESA的哈勃太空望遠鏡、未來的詹姆斯韋伯太空望遠鏡以及地面上的主要天文台。“考慮到它的一般性質和軌道，行星d將是一個研究一顆大氣溫度適中的系外行星的非常有利目標，其周圍的恆星與太陽相似，”Laetitia Delrez補充道。
結合來自CHEOPS的新數據和其他天文台的存檔數據，研究人員發現行星b主要是岩石，而行星c和d似乎含有大量的水，它們的周圍則是氫氣和氦氣。事實上，行星c和d所含的水比地球多得多，它們各自質量的1/4為水，相比之下，地球上的水質量佔比不到0.1%。但這些水不是液體而是高壓的冰或高溫的水蒸氣。
“雖然這些行星都不適合居住，但它們的多樣性使這個系統非常令人興奮並為展示這些天體是如何形成的以及它們是如何隨着時間變化的提供了一個偉大的前景，”IAC研究員、這篇文章的合著者Enric Pallé解釋道，“我們還可以在Nu2 Lupi系統中尋找光環或衛星，因為CHEOPS的極高精度和穩定性可以讓我們探測到接近火星大小的天體。”
CHEOPS的目的是收集已知存在行星的單個恆星的高精度數據，而不是對許多恆星周圍可能存在的系外行星進行更全面的調查。這種方法和準確性被證明對理解我們周圍恆星周圍的行星系非常有用。
“這些令人興奮的結果再次顯示了這顆衛星的主要潛力，”Enric Pallé說道，“CHEOPS不僅會讓我們能更好地了解已知的系外行星，而且正如這一結果和任務初始階段的其他結果所顯示的，它將使我們能夠發現新的行星並揭示它們的秘密。”