TESS發現了第一顆地球大小的宜居區系外行星：TOI700d

2020-11-05 媒體良心

TOI 700d是位於多拉多（Dorado）星座100光年外的行星系統，TOI 700 d是美國國家航空航天局（NASA）的過渡系外行星調查衛星發現的第一個地球大小的宜居區行星。

TOI 700 d地球尺寸宜居區行星

TESS是過境系外行星調查衛星，於2018年發射，目的發現太陽系附近恆星的附屬小行星，這些恆星的亮度足以對它們行星的質量和大氣層進行表徵。迄今為止，TESS已經在附近的11顆恆星中發現了17顆小行星，這些恆星都是M矮星，質量比太陽小（小於太陽質量的60％），且比太陽冷（表面溫度小於3900K）。本月發表的三篇論文中，天文學家表示其中一顆行星TOI-700d大小和地球相當，位於其恆星的宜居區域，並討論了它的氣候特點。

CfA天文學家Joseph Rodriguez，Laura Kreidberg，Karen Collins，Samuel Quinn，Dave Latham，Ryan Cloutier，Jennifer Winters，Jason Eastman和David Charbonneau都是研究TOI-700d的團隊的成員，有3顆行星中的1顆是繞著一顆M矮星（0.415個太陽質量），距地球102光年。TESS數據分析發現，這三顆行星的大小分別約為地球大小的1.04、2.65和1.14，軌道周期分別為9.98、16.05和37.42天。

圖片來源：NASA的戈達德太空飛行中心

TOI 700 d的圖示基於針對海洋覆蓋型行星的幾種模擬環境。

在我們的太陽系中，水星繞太陽公轉約88天。它離太陽太近，溫度可以超過400攝氏度。但是由於這顆M矮星的溫度相對較低，且小行星位於第三顆行星的軌道上，儘管它比水星離太陽更近，但仍將其放置在宜居區域內，該區域內溫度允許存在地表水，在有大氣的情況下保持液態。這使地球大小的TOI-700d作為潛在的生命宿主特別有希望。

TOI-700原理圖

TESS檢測令人興奮，但有不確定性：信號微弱，不過TOI-700d檢測存在偽造的可能性很小。由於在宜居區中尋找地球大小行星的潛在重要性，TESS科學家轉向了位於斯皮策太空天文臺的IRAC相機進行確認。2020年2月被美國國家航空航天局（NASA）關閉之前，IRAC攝像機是迄今為止太空中最敏感的近紅外攝像機。

TESS團隊在2019年10月和2020年1月用IRAC觀測了TOI-700 d，獲得了對行星的清晰探測，其信噪比約為TESS的兩倍，足以使該行星的軌道剖析提高61％，並顯著拓展我們對它其他特徵的了解，按上述方法完善半徑，得出其質量為2.1的地球質量。結果，特別是與其他行星的屬性相比表明，該行星可能是巖石質行星，而且可能被「潮汐鎖定」，行星的一側始終面向恆星。

斯皮策太空天文臺的IRAC相機

天文學家認為，如果TOI-700d的表面有液態水，那麼大氣中就會有積水雲。研究小組使用氣候系統模型來估計其可能的性質以及更敏感的測量結果。然而結論是包括JWST在內的其他指標可能缺乏將大氣特徵探測到十倍或更多的靈敏度。儘管如此，詳細的氣候研究仍將促進天文學家開發這個令人興奮的新鄰居所需的望遠鏡和儀器，為將來的觀測提供依據。

參考文獻：

「The First Habitable-zone Earth-sized Planet from TESS. I. Validation of the TOI-700 System」 by Emily A. Gilbert, Thomas Barclay, Joshua E. Schlieder, Elisa V. Quintana, Benjamin J. Hord, Veselin B. Kostov, Eric D. Lopez, Jason F. Rowe, Kelsey Hoffman, Lucianne M. Walkowicz, Michele L. Silverstein, Joseph E. Rodriguez, Andrew Vanderburg, Gabrielle Suissa, Vladimir S. Airapetian, Matthew S. Clement, Sean N. Raymond, Andrew W. Mann, Ethan Kruse … Benjamin J. Shappee, Mackennae Le Wood and Jennifer G. Winters, 14 August 2020, The Astronomical Journal.

DOI: 10.3847/1538-3881/aba4b2

「The First Habitable-zone Earth-sized Planet from TESS. II. Spitzer Confirms TOI-700 d」 by Joseph E. Rodriguez, Andrew Vanderburg, Sebastian Zieba, Laura Kreidberg, Caroline V. Morley, Jason D. Eastman, Stephen R. Kane, Alton Spencer, Samuel N. Quinn, Ryan Cloutier, Chelsea X. Huang, Karen A. Collins, Andrew W. Mann, Emily Gilbert, Joshua E. Schlieder, Elisa V. Quintana, Thomas Barclay, Gabrielle Suissa, Ravi kumar Kopparapu … Philip S. Muirhead, Elisabeth Newton, Mark E. Rose, Joseph D. Twicken and Jesus Noel Villaseor, 14 August 2020, The Astronomical Journal.

DOI: 10.3847/1538-3881/aba4b3

「The First Habitable-zone Earth-sized Planet from TESS. III. Climate States and Characterization Prospects for TOI-700 d」 by Gabrielle Suissa, Eric T. Wolf, Ravi kumar Kopparapu, Geronimo L. Villanueva, Thomas Fauchez, Avi M. Mandell, Giada Arney, Emily A. Gilbert, Joshua E. Schlieder, Thomas Barclay, Elisa V. Quintana, Eric Lopez, Joseph E. Rodriguez and Andrew Vanderburg, 14 August 2020, The Astronomical Journal.

DOI: 10.3847/1538-3881/aba4b4

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