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NASA同日宣佈發現宜居行星和雙日行星 ,兩名高中生成功臣

在最近舉行的美國天文學年會上 ,美國國家航空航天局(NASA)「秀」的不僅有新一代主力系外行星探測器「苔絲」(TESS) ,還有兩名高中生 。他們分別參與了「苔絲」發現首顆類地大小的宜居帶行星和首顆存在雙日系統中的行星 。

「苔絲」全稱「凌日系外行星勘測衛星」 ,於2018年4月發射升空 ,旨在「接棒」開普勒太空望遠鏡成為行星獵手 。具體而言 ,「苔絲」通過檢測恆星亮度隨時間變化的光曲線來尋找行星 。一旦出現「凌日」現象 ,即當行星掠過恆星表面時 ,恆星的亮度就會像發生日食一樣有所下降 。

原理很直觀 ,開普勒望遠鏡就用這種方法找到了4000餘顆系外行星 。但在實際操作中 ,依然會出現困難和誤判 。令人驚喜的是 ,高中學生就能在NASA的研究團隊里幫助解決這些問題 。

雙日輝映

沃爾夫·庫克爾(Wolf Cukier)剛剛在紐約斯卡斯戴爾高中讀完高三 ,進入NASA著名的戈達德飛行中心進行暑期實習 。

他查看了此前被志願者們標記為「日食雙星系統」的所有數據 。這是一種兩顆恆星圍繞彼此旋轉的系統 ,從觀測角度看會互相遮蓋 。

在雙日系統里尋找行星可比在單日系統里難 。在兩顆恆星的影響下 ,行星的凌日現象並不規律 ,此外 ,「苔絲」很難發現行星掠過小一點的那顆恆星 。

這是一類目前的計算機算法不太擅長的信號 ,反而是人眼更容易尋找蛛絲馬跡 。因此 ,像庫克爾這樣的實習生需要逐個排查數據 。

實習剛開始3天左右 ,庫克爾就發現一個標記為TOI 1338的雙日系統里存在不尋常的信號 。這個信號乍看像是小恆星遮蓋大恆星造成的日食 ,但出現的時機不對 。他反應過來 ,這其實是一顆行星 。

TOI 1338雙日系統

最終證實 ,這顆TOI 1338 b距離地球1300光年 ,比地球大6.9倍 ,介于海王星和土星之間 。它的兩顆「太陽」 ,一顆比我們的太陽大上10% ,另一顆則更冷更暗 ,只有太陽質量的三分之一 。

溫度宜居

「苔絲」在工作第一年就發現了100光年外的恆星TOI 700 ,並捕捉到它的三顆行星的多次凌日 。科學家們一開始認為它與我們的太陽大體類似 。

然而 ,高中生阿爾頓·斯賓塞(Alton Spencer)和幾個研究人員一起發現這是個誤判 。TOI 700實際上一顆更小更冷的恆星 ,質量和大小大約只有太陽的40% ,表面溫度也只有太陽的一半 。

修正了參數之後 ,它的三顆行星的體積和溫度就相應地大幅下調 。科學家們發現 ,最外圍的第三顆行星TOI 700 d一下子掉到了宜居帶內 ,也就是說 ,溫度允許其上面存在液態水 。

TOI 700和三顆行星

具體而言 ,它要比地球的體積大上20% ,公轉周期為37天 ,從恆星那裏接收到的能量要比地球從太陽接收到的少14% 。