雙胞胎還是表親？亞海王星系外行星可以提供一個答案 _星系

TOI-904的TESS觀測。學分:天體物理學雜志快報（2023年）。DOI: 10.3847/2041-8213/ad037d
據美國物理學家組織網（大衛·阿佩爾）：天文學家發現了一對圍繞一顆M矮星運行的系外行星，其中一顆是TESS衛星天文臺發現的最冷的M矮星，使其可以用于對其大氣的后續研究。這項工作發表在天體物理學雜志《快報》上。
這兩顆行星圍繞距離地球150光年的TOI 904恒星運行，它們都是亞海王星，半徑是地球的兩倍多，但小于海王星。這顆外行星TOI 904c是由凌日系外行星調查衛星（TESS）發現的，它繞恒星一周需要84天，估計平衡溫度為217K（-56°C），這是TESS迄今發現的最冷的M矮行星。
它的伴星TOI 904b每11天繞恒星運行一周。主星在紅外波段足夠亮，可以在未來確定系外行星的質量及其大氣特征，但又足夠冷且暗淡，恒星的光度不會淹沒觀測望遠鏡。
TESS是一顆衛星，旨在研究最亮的矮星周圍的系外行星。它最初的兩年任務于2020年7月結束，但它已被延長兩次，目前仍在收集數千顆恒星的亮度數據。當系外行星圍繞恒星運行時，天文學家會在行星經過TESS和恒星之間時尋找其強度的微小周期性下降。
TESS收集的數據正在接受非常積極的研究，并揭示了約75%的恒星是M矮星，比太陽更小更暗。迄今為止，它已經發現了7000多顆候選系外行星，其中400多顆現已確認。
美國國家航空航天局早期的開普勒任務持續了四年，于2013年結束，發現了三顆軌道周期相當的系外行星，但圍繞著較暗的主恒星運行。因為系外行星的大氣層是通過觀察主恒星的光譜變化來研究的，當光線穿過系外行星的薄外殼時，一顆更亮的恒星，如這里的TOI 904，提供了一個更好的地基機會來識別表征大氣化學成分的變化，如水蒸氣、氧氣、臭氧和二氧化碳。
在這項研究中，系外行星大小相似（分別為2.5和2.3個地球半徑），繞其恒星運行的距離為0.06和0.31 au（天文單位，從太陽到地球的平均距離），它們之間的間隔相對較寬。
開普勒只發現了大約30顆距離大于0.15天文單位的行星，對應的周期大于25天。因此，目前的研究將為這類系外行星的未探索區域提供一個窗口，并為未來的研究提供目標。
與開普勒發現的三顆早期系外行星不同，這顆恒星足夠明亮，可以提供一個獨特的機會（到目前為止）來確定行星的質量，確定它們的平均密度。這樣的知識將開始限制這個系統中兩個行星的組成；相似的密度表明它們有相似的形成歷史，或者它們在圍繞同一顆恒星運行時通過不同的方式進化。
該小組尋找行星b和c過境時間的變化，這可能表明在同一顆恒星周圍存在非過境系外行星，但沒有發現該系統中存在其他行星的證據。
M矮星周圍的系外行星特別令人感興趣，因為這種恒星天體的壽命很長，尤其是那些位于恒星宜居帶的天體。M型矮星，也稱為紅矮星，是各種矮星中最冷的一種，也是太陽附近最常見的恒星類型，可能在銀河系中占所有恒星的75% 。距離地球最近的恒星比鄰星是一顆M矮星。
這些恒星的半徑不到太陽半徑的一半，表面溫度在2700 K到4000 K之間（相比之下太陽為5700 K）。這意味著它們的宜居帶（液態地表水可能允許生命存在的地方）靠近恒星，通常約為0.2 au（天文單位，日地距離為1 au）。
圍繞TOI 904運行的兩顆系外行星都不在該恒星的宜居帶內，其中“b”太近（因此任何水都會蒸發掉）而“c”太遠，因此那里的任何水和其他化合物（如果存在的話）都會被凍結
“這兩顆行星組成的差異和相似之處可以讓我們了解它們在主恒星周圍形成的時間和地點，”新墨西哥大學的博士候選人馬洛里·哈里斯說，他是該研究的第一作者。“這可以告訴我們更多關于行星如何圍繞M矮星形成的信息。“