天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的超級(jí)地球可能是一個(gè)宜居世界

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的超級(jí)地球，它圍繞著一顆距離大約137光年的M矮星（紅矮星）運(yùn)行。

這顆行星被命名為TOI-715b，它的半徑約為地球的1.55倍，位于恒星的宜居帶內(nèi)。系統(tǒng)中還有另一個(gè)行星候選者。它有地球大小，如果得到證實(shí)，它將成為TESS迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小的宜居帶。

TOI-715是一顆普通的紅矮星。它的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的四分之一，半徑大約是太陽(yáng)的四分之一。 TOI-715b離這顆恒星很近，它的緊湊軌道只需要19天就可以完成圍繞這顆矮星的一次旅行。由于紅矮星比太陽(yáng)暗得多，這使得超級(jí)地球處于恒星保守的宜居帶。

發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上的新研究介紹了這一發(fā)現(xiàn)。它的標(biāo)題是”一顆半徑為1.55地球的宜居帶行星，由TOI-715承載，TOI-715是一顆靠近黃道南極的M4恒星。“主要作者是來自伯明翰大學(xué)物理與天文學(xué)學(xué)院的喬治娜·德蘭斯菲爾德。

宜居帶是識(shí)別可能含有液態(tài)水的行星的一種相當(dāng)粗略的方法。它的邊界不明確，甚至相互矛盾，因?yàn)楹阈枪庾V類型、行星反照率、質(zhì)量，甚至它的大氣層的渾濁程度都可以決定一顆行星是否有液態(tài)水。

保守的宜居區(qū) （CHZ） 的想法更有幫助。它來自 2014 年的一篇論文，作者是Kopparapu 等人.它是恒星周圍的一個(gè)區(qū)域，巖石行星接收的太陽(yáng)日照量是地球的0.42到0.842。任何接收到如此多能量的巖石行星都在CHZ中，無論距離如何。

在恒星的CHZ中發(fā)現(xiàn)超級(jí)地球總是令人興奮。它激發(fā)了我們對(duì)其他行星的好奇感，以及某些行星可能擁有其他生命的可能性。出于這個(gè)原因，它們比像熱木星這樣的行星更有趣，例如，它們擁有液態(tài)水或生命的可能性為零。即使是最頑強(qiáng)的極端微生物也無法在高溫下幸存下來木星邪惡的環(huán)境。

但這一發(fā)現(xiàn)也令人興奮，還有其他幾個(gè)原因。

現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計(jì)的系外行星，天文學(xué)家正在看到人口的趨勢(shì)。他們注意到的一件事是，小行星種群在1.5到2個(gè)地球半徑之間存在差距。它被稱為小行星半徑間隙或亞海王星半徑間隙（也稱為富爾頓間隙和光蒸發(fā)谷）。在1.55地球半徑處，TOI-715b位于間隙內(nèi)。

在這個(gè)半徑間隙中沒有行星形成的可能性極小。行星必須從更大開始，然后失去質(zhì)量才能最終進(jìn)入間隙。因此，富爾頓峽告訴我們一些關(guān)于一些行星如何失去質(zhì)量的信息。

天文學(xué)家認(rèn)為，縫隙中的行星開始時(shí)會(huì)變大，但它們的恒星通過光蒸發(fā)剝離了它們的一些質(zhì)量，使它們縮小。這就是為什么它有時(shí)被稱為光蒸發(fā)谷。山谷和光蒸發(fā)周圍有很多不確定性，天文學(xué)家想研究山谷中的行星，看看他們能學(xué)到什么。

“半徑谷的重要性在于它有可能教我們關(guān)于行星形成和形成后演化的知識(shí)，因此，這個(gè)間隙內(nèi)的行星對(duì)于進(jìn)一步理解塑造它的因素至關(guān)重要，”作者解釋說。

M矮星周圍是否存在這種半徑差距存在一些不確定性。M矮星可能具有密度間隙而不是半徑間隙。“然而，Luque&Pallé（2022）最近的一項(xiàng)研究表明，M矮行星可能具有密度差距，而不是將兩個(gè)小行星種群（巖石和水世界）分開的半徑差距，”作者寫道。

無論是半徑差距還是密度差距，TOI-715b都應(yīng)該告訴我們一些關(guān)于系外行星、光蒸發(fā)和系外行星在紅矮星周圍分布的性質(zhì)。但是，要發(fā)現(xiàn)它必須告訴我們什么，需要進(jìn)一步、詳細(xì)的觀察。這就是這個(gè)超級(jí)地球如此有趣的第二個(gè)原因。

自從我們開始尋找系外行星以來，科學(xué)家們一直期待著詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡投入使用的那一天。

“終于，JWST的時(shí)代已經(jīng)到來，隨之而來的是詳細(xì)的系外行星大氣表征的時(shí)代，”作者在他們的論文中寫道。JWST有能力觀察系外行星大氣的光譜并確定其成分。但是，盡管JWST非常強(qiáng)大，但有些靶標(biāo)比其他靶標(biāo)提供了更好的透射光譜機(jī)會(huì)。

TOI-715b是一個(gè)主要目標(biāo)，因?yàn)樗x它的恒星很近。由于TOI-715是一顆小紅矮星，這顆行星每19天繞它運(yùn)行一次，因此這顆系外行星在其恒星前面的凌日更深、更頻繁。這意味著JWST不需要太多時(shí)間來觀察行星的大氣層，從而有效地利用了太空望遠(yuǎn)鏡的時(shí)間。

“在透射光譜學(xué)表征大氣特征的背景下，明亮的附近M矮星是理想的行星宿主，因?yàn)樾貛行菚?huì)經(jīng)常凌日，能夠以更少的望遠(yuǎn)鏡時(shí)間對(duì)大氣特征進(jìn)行高信噪比探測(cè)，”作者解釋說。

這個(gè)超級(jí)地球可以居住嗎？由于缺乏JWST的光譜學(xué)，我們只能進(jìn)行推測(cè)。它位于保守的宜居區(qū)，但這并沒有讓我們走得太遠(yuǎn)。盡管如此，還是有一些充滿希望的跡象。

TOI-715比我們的太陽(yáng)稍古老，大約有66億年的歷史。根據(jù)作者的說法，這顆恒星顯示出“低程度的磁活動(dòng)”。這可能就是為什么與年輕的M矮星相比，這顆恒星在TESS光曲線中沒有耀斑的原因。眾所周知，紅矮星表現(xiàn)出極其強(qiáng)大的耀斑，可以使行星絕育。它們還可以剝離大氣層，這可能是系外行星光蒸發(fā)谷的原因。

另一顆行星可能正在圍繞TOI-715運(yùn)行。它目前只是一個(gè)名為TIC 271971130.02的候選者，但如果得到證實(shí)，它將成為TESS有史以來發(fā)現(xiàn)的最小的宜居帶行星。但需要后續(xù)觀察來證實(shí)這一點(diǎn)。

TOI-715 系統(tǒng)是值得進(jìn)一步研究的令人信服的目標(biāo)。TOI-715b正在等待輪到它，但最終，JWST將檢查它的大氣層。如果這些結(jié)果支持宜居性，天文學(xué)家的興奮只會(huì)越來越大。同時(shí)，我們可能會(huì)更多地了解半徑或密度差距，這是更透徹地了解系外行星的障礙。

再加上這顆恒星可能擁有另一顆宜居帶行星，這是TESS發(fā)現(xiàn)的最小的行星，TOI-715系統(tǒng)變得更加重要。

本文最初由今日宇宙.閱讀原文.

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