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苔丝在年轻恒星的河流中平田美咲发现了新世界

天文学与空间 2022-07-22 00:01:12

作者弗朗西斯·雷迪,美国宇航局戈达德太空飞行中心 这幅插图勾勒出了TOI 451的主要特征,它是一个三行星系统,位于400光年之外的利达诺斯星座

信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心从美国宇航局科学可视化工作室下载高分辨率图像 一个国际天文学家小组利用美国国家航空航天局的凌日系外行星探测卫星(TESS)的观测结果,发现了三个比地球大的热世界,它们围绕着一个年轻得多的太阳TOI 451运行

该系统位于最近发现的双鱼座-双鱼座溪流中,这是一群年龄不到太阳系3%的恒星,横跨三分之一的天空

这些行星是在2018年10月至12月拍摄的泰丝照片中发现的

对TOI 451及其行星的后续研究包括2019年和2020年使用美国宇航局斯皮策太空望远镜(现已退役)以及许多地面设施进行的观测

美国国家航空航天局近地天体宽视场红外探测卫星(NEOWISE)的红外档案数据——在2009年至2011年间以其以前的绰号——WISE收集——表明该系统保留了一个由灰尘和岩石碎片组成的凉爽圆盘。

其他观测显示,TOI 451可能有两个遥远的恒星同伴在远离行星的地方互相环绕

领导这项研究的新罕布什尔州汉诺威达特茅斯学院物理学和天文学助理教授伊丽莎白·牛顿说:“这个系统为天文学家检查了很多盒子。”

“它只有1.2亿岁,距离我们只有400光年,因此可以对这个年轻的行星系统进行详细的观察

因为有三颗行星的大小是地球的2到4倍,它们成为测试行星大气如何演化理论的特别有希望的目标

" 一篇报道这一发现的论文于1月26日发表

14在天文学杂志上

当我们银河系的引力撕裂星团或矮星系时,恒星流就形成了

单个恒星沿着星团的原始轨道移动,形成一个逐渐分散的细长群

2019年,由维也纳大学的斯特凡·梅因加斯特领导的一个团队利用欧洲航天局盖亚任务的数据发现了双鱼座-白羊座星座,该星座以包含最大恒星密度的星座命名

这条溪流横跨14个星座,长约1300光年

然而,最初为这条溪流确定的年龄比我们现在认为的要老得多

2019年晚些时候,纽约市哥伦比亚大学的杰森·柯蒂斯领导的研究人员分析了几十个流成员的苔丝数据

年轻的恒星比年老的恒星旋转得更快,而且它们也往往有突出的星点——像太阳黑子这样更暗、更冷的区域

当这些光点在我们的视野之内和之外旋转时,它们会在一颗恒星的亮度上产生微小的变化,这是苔丝可以测量到的

TESS测量揭示了恒星斑点和溪流恒星快速旋转的压倒性证据

基于这一结果,柯蒂斯和他的同事发现,这条溪流只有1.2亿年的历史——类似于著名的昴宿星团,比之前的估计年轻八倍

双鱼座-双鱼座溪流的质量、年轻和接近性使它成为研究恒星和行星形成和演化的令人兴奋的基础实验室

双鱼-双鱼河横跨1300光年,横跨14个星座和三分之一的天空

黄色圆点表示已知或可疑成员的位置,TOI 451被圈起来

苔丝的观察表明,这条溪流大约有1.2亿年的历史,相当于著名的金牛座昴宿星团(左上角)

信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心 “由于TESS几乎覆盖了所有的天空,当我们识别出这条溪流时,我们已经可以获得支持搜索围绕这条溪流成员的行星的测量数据,”杰西·克里斯汀森说,他是这篇论文的合著者,也是美国宇航局太阳系外行星档案的副科学负责人,该档案是加州帕萨迪纳加州理工学院管理的一个研究太阳系以外世界的设施

“在未来的几年里,TESS数据将继续让我们推进我们对系外行星及其系统所知的极限

" 年轻的恒星TOI 451,天文学家称之为CD-38 1467,位于距我们约400光年的外,位于利达努斯星座

它有我们太阳质量的95%,但是它比太阳小12%,稍微冷一点,释放的能量少35%

TOI 451每5年旋转一次

1天,比孙快五倍多

苔丝通过寻找凌日来发现新的世界,从我们的角度来看,当一颗行星从它的恒星前面经过时,会出现轻微的、有规律的变暗

从所有三颗行星的凌日在TESS数据中都很明显

牛顿的团队从斯皮策那里获得了支持苔丝发现的测量结果,并帮助排除了可能的替代解释

其他后续观测来自拉斯坎布雷斯天文台——一个总部设在加利福尼亚州戈莱塔的全球望远镜网络——和澳大利亚珀斯系外行星观测望远镜

即使是TOI 451最遥远的行星的轨道也比水星接近太阳的轨道近三倍,所以我们知道所有这些星球都非常热,不适合生命生存

温度估计范围从最内层行星的大约2200华氏度(1200摄氏度)到最外层行星的大约840华氏度(450摄氏度)

TOI 451 b每1

9天,大约是1

它的体积是地球的9倍,估计质量是地球的2到12倍

下一颗行星,TOI 451 c,每9

2天,大约是地球的3倍大,质量是地球的3到16倍

最远也是最大的世界,TOI 451 d,每16天绕恒星一周,是我们星球的4倍大,质量在4到19个地球之间

天文学家预计,像这样大的行星会保留大部分的大气层,尽管它们附近的恒星发出强烈的热量

关于行星系统到达TOI 451年龄时大气如何演化的不同理论预测了广泛的性质

观察穿过这些行星大气层的星光提供了一个研究这一发展阶段的机会,并有助于约束当前的模型

马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的天体物理学家伊莉莎·金塔纳说:“通过测量以不同波长穿透行星大气层的星光,我们可以推断出它的化学成分以及云层或高空烟雾的存在。”

“TOI 451的行星为哈勃和即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的这类研究提供了极好的目标

" WISE的观测表明,该系统在波长为12和24微米的红外光下异常明亮,而人眼是看不见的

这表明存在一个碎片盘,类似小行星的岩石物体在那里碰撞并研磨成尘埃

虽然牛顿和她的团队无法确定圆盘的范围,但他们设想它是一个由岩石和尘埃组成的扩散环,中心距离恒星的距离相当于木星距离太阳的距离

研究人员还研究了一颗微弱的邻近恒星,它出现在距离TOI 451大约两个像素远的地方

基于盖亚的数据,牛顿的团队确定这颗恒星是一颗受引力束缚的伴星,距离TOI 451太远,它的光需要27天才能到达那里

事实上,研究人员认为该伴星很可能是一个由两颗M型矮星组成的双星系统,每颗恒星的质量约为太阳的45%,发射的能量仅为太阳的2%

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