天文學家發現一顆超輕亞地行星:運行周期時間僅為8小時

超短周期行星是小型的、緊湊的世界,它們會在近距離內圍繞其恆星旋轉且在不到24小時內完成一個軌道–以及一個單一的、炙熱的年份。至於這些行星是如何以如此極端的配置出現則是系外行星科學的一個持續之謎。現在,天文學家已經發現了一顆超短周期的行星(USP),它也是超輕的行星。

天文學家發現一顆超輕亞地行星:運行周期時間僅為8小時

這顆行星被命名為GJ 367 b,繞其恆星運行的時間僅為8小時。這顆行星約有火星那麼大,質量只有地球的一半,這使它成為迄今為止發現的最輕的行星之一。

GJ 367 b圍繞着一顆距離我們太陽31光年的附近恆星運行,它的距離足夠近,研究人員可以確定這顆行星的特性,而這些特性是以前探測到的南極星無法做到的。比如研究小組確定GJ 376 b是一顆岩質行星,它可能包含一個鐵和鎳的固體核心,類似於水星的內部。

由於GJ 376 b極度接近其恆星,天文學家估計它受到的輻射比地球從太陽接受的輻射多500倍。因此,這顆行星的日面沸騰度高達1500攝氏度。在這樣的極端溫度下,任何實質性的大氣層都會早已蒸發掉,同時還有任何生命的跡象。

不過這顆行星會有可居住的夥伴。它的恆星是一顆紅矮星或說是M型矮星–這種類型的恆星通常會承載多顆行星。在這樣一顆恆星周圍發現的GJ 367 b指出了這個系統中存在更多行星的可能性,而這可以幫助科學家了解GJ 376 b和其他超短周期行星的起源。

研究團隊成員、MIT卡夫里天體物理學和空間研究所的高級研究科學家George Ricker說道:“對於這類恆星,宜居區將是在兩到三周的軌道之間。由於這顆恆星離我們如此之近並且如此明亮,我們有很大的機會看到這個系統中的其他行星。這就像有一個標誌說:‘看這裡有額外的行星!’”

該小組的結果發表在《科學》上。這項研究由德國航空航天中心行星研究所的研究人員領導,另跟一個國際研究小組合作,其中包括MIT的共同作者Ricker、Roland Vanderspek和Sara Seager。

確認測試

這顆新行星是由NASA的凌日系外行星調查衛星(TESS)發現,這是一項由MIT領導的任務,Ricker是這項任務的首席研究者。TESS負責監測天空中最近的恆星的亮度變化。科學家們通過TESS的數據尋找凌日或星光的周期性下降以發現一顆行星正在穿越並短暫地阻擋一顆恆星的光線。

在2019年約一個月的時間裡,TESS記錄了南部天空的一片區域,其中包括GJ 376號星。MIT和其他地方的科學家們通過分析這些數據檢測到了一個具有超短、8小時軌道的凌日天體。他們進行了幾次測試以確保該信號不是來自“假陽性”來源。

在確認該天體確實是一顆超短周期的行星之後,研究人員使用高精度徑向速度行星搜索器(HARPS)對該行星的恆星展開了更仔細的觀察,該儀器安裝在歐洲南方天文台在智利的望遠鏡上。

通過這些測量,他們確定該行星是迄今為止發現的最輕的行星之一,其半徑為地球的72%,質量為地球的55%。這樣的尺寸表明,這顆行星可能擁有一個富含鐵的核心。

研究人員隨後縮小了該行星內部組成的各種可能性,發現最符合數據的方案顯示,鐵核心可能占該行星內部的86%,與水星的組成相似。

MIT首席研究科學家Vanderspek表示:“我們發現了一顆火星大小的行星,它具有水星的構成。它是迄今為止探測到的最小的行星之一,並且它在一個非常緊密的軌道上圍繞一個M型矮星旋轉。”

隨着科學家們對GJ 367 b及其恆星的繼續研究,他們希望能探測到該系統中其他行星的信號。這些行星的屬性–如它們的間距和軌道方向–可以為GJ 367 b和其他超短周期的行星是如何形成的提供線索。

TESS團隊成員Natalia Guerrero指出:“了解這些行星是如何跟它們的宿主恆星如此接近的,這有點像一個偵探故事。為什麼這顆行星缺少外層大氣?它是如何靠近的?這個過程是和平的還是暴力的?希望這個系統能讓我們有更多的了解。”