罕見“高冷”系外小行星亮相

2024-03-04 17:28:57 來源：科技日報

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近日，法國、英國、瑞士、智利和美國等9個國家29個研究所的天文學家攜手，發現了一顆小而冷的系外行星HD88986b。其半徑和質量介于地球和海王星之間，公轉周期約146天，是迄今同類“體型”系外行星中軌道周期最長的。此外，該行星大氣層溫度為190℃，而迄今已知系外行星大氣層溫度都在1000℃以上。

中國科學院國家天文臺研究員張承民在接受科技日報記者采訪時表示：“最新研究為類地行星的形成與演化提供了新線索。不過，科學家們仍需開展進一步研究，以更好地揭示其大氣層溫度低的具體原因。”

由巴黎天體物理研究所研究員內達·海達里、英國華威大學研究員托馬斯·威爾遜領導的團隊，在HD88986恒星周圍發現了這顆比海王星小的冰凍行星HD88986b，以及其大質量“舞伴”。HD88986的溫度與太陽相似，“塊頭”略大于太陽。相關論文近日發表于《天文學與天體物理學》。

比海王星小的系外行星很難探測

威爾遜介紹，他們從指向HD88986的望遠鏡那里收集了超過25年的數據，揭開了HD88986b的“神秘面紗”。

研究團隊借助法國天文臺的高精度光譜儀SOPHIE估算出HD88986b的質量約為地球質量的17倍。SOPHIE利用徑向速度法探測和甄別系外行星。

“徑向速度法通過測量雙星系統中行星引起的恒星軌道晃動，根據晃動得到多普勒頻率移動，再由多普勒頻率移動間接檢測行星的存在，并計算出行星質量和軌道特征。”張承民解釋稱。

此外，美國國家航空航天局的凌日系外行星探測衛星和歐洲空間局的空間望遠鏡檢測外行星衛星也借助凌日法對這顆行星進行了觀測。

張承民介紹道：“凌日法基于行星經過恒星前方時造成恒星光度減弱的現象，通過觀測恒星光度的變化來確定行星的存在和相關參數。”研究小組借助這兩顆衛星提供的觀測結果，估算出HD88986b的直徑約為地球直徑的2倍，軌道周期為146天，是迄今已知比海王星小的系外行星中軌道周期最長的。

研究團隊指出，這顆最新發現的類地行星極其罕見，因為比海王星更小、更輕的系外行星很難探測，迄今只有少數被探測器“逮個正著”。

那么，此類更小更輕的系外小行星為何難被探測到呢？

張承民解釋道：“系外行星不容易被直接看到，這是因為行星一般不主動發光，而是反射附近恒星的光線。行星本身的亮度遠遠小于恒星，這種‘燈下黑’現象使它們很難直接被探測到。”

“目前天文學家‘捕捉’系外行星的主要方法除了上面提到的徑向速度法和凌日法，還有直接成像法。”張承民進一步介紹道，天文學家迄今已經探測到5000多顆系外行星，絕大多數是個頭較大的行星。如果行星太小太輕，它對恒星亮度及軌道變化的影響就小，這導致在現有探測器的精度下，不足以探測到它。

對探測和理解類地行星非常重要

研究團隊表示，最新發現對于探測和理解類地行星非常重要。

海達里解釋稱，目前大多數科學家發現并測量了質量、半徑的行星軌道周期都很短，通常不到40天。即使離太陽最近的水星，其軌道周期也才88天。缺乏對軌道周期較長行星的檢測，對科學家理解類太陽系等系統內行星的形成和演化提出了挑戰。

張承民表示：“HD88986b的軌道周期為146天，或是此類系外行星中軌道周期最長的，它對于科學家更好地理解行星的形成和演化非常重要。此外，HD88986b或許能保留一些原初化學成分，使科學家能借此進一步揭示這個行星系統的形成和演化故事。”

HD88986b的大氣層溫度為190℃，也為研究所謂的“冷”大氣層的組成提供了難得的機會。

張承民介紹，HD88986b溫度低是因為其距離主恒星遠一點，受主恒星的炙烤稍微弱些。行星的溫度還與其對大氣的吸收和反射，以及朝向地球測量面的溫度分布是否均勻有關，而這是值得進一步研究的問題。

天文學家還在HD88986b周圍發現了一顆質量為木星100多倍的“舞伴”，其軌道周期為幾十年。不過，他們仍需要開展進一步觀察，才能更好地確定這個“舞伴”的性質。