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一颗密度接近纯铁的亚地球行星GJ 367b围绕其红矮星宿主运行

一颗密度接近纯铁的亚地球行星GJ 367b围绕其红矮星宿主运行

一颗密度接近纯铁的亚地球行星GJ 367b围绕其红矮星宿主运行 (Image credit: SPP 1992 (Patricia Klein))

(神秘的地球uux.cn报道)据EurekAlert!:研究人员报道,距离地球大约9秒差距,即30光年,一颗密度接近纯铁的亚地球行星在不到24小时内围绕其红矮星宿主运行。这个小而炎热的陆地世界,被命名为GJ 367b,它属于一类被称为超短周期(USP)行星的系外行星。

由于它们的大小和质量都很小,亚地球系外行星(比地球和金星质量小的行星体)是最难被探测到的。目前,它们如何在USP轨道上形成还不清楚。测量这些行星的质量和大小测定了它们的密度,这可以显示它们的内部组成,并有助于了解它们的形成和进化过程。然而,之前没有以必要的精度观察过亚地球USP行星。

在这里,通过使用来自凌日系外行星勘测卫星(TESS)航天器的高精度光度测量和来自高精度径向速度行星搜索器(HARPS)摄谱仪的径向速度观测,Kristine Lam、Szilárd Csizmadia及其同事报告了GJ 367b的发现和特征。据作者们的说法,GJ 367b的大小大约是地球的四分之三,而质量大约是地球的一半。它每7.7小时围绕附近的一颗M型红矮星运行,密度几乎相当于纯铁,而且表面温度接近铁的熔点,这表明它是失去外地幔的行星铁核。

通过使用内部结构模型,作者预测这颗行星是由一个大型且富含铁的核心主导,这类似于水星的内部结构。目前,这样一个富含铁的行星是如何形成的还不清楚。

相关报道:天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:超短周期行星是小型的、紧凑的世界,它们会在近距离内围绕其恒星旋转且在不到24小时内完成一个轨道--以及一个单一的、炙热的年份。至于这些行星是如何以如此极端的配置出现则是系外行星科学的一个持续之谜。现在,天文学家已经发现了一颗超短周期的行星(USP),它也是超轻的行星。

这颗行星被命名为GJ 367 b,绕其恒星运行的时间仅为8小时。这颗行星约有火星那么大,质量只有地球的一半,这使它成为迄今为止发现的最轻的行星之一。

GJ 367 b围绕着一颗距离我们太阳31光年的附近恒星运行,它的距离足够近,研究人员可以确定这颗行星的特性,而这些特性是以前探测到的南极星无法做到的。比如研究小组确定GJ 376 b是一颗岩质行星,它可能包含一个铁和镍的固体核心,类似于水星的内部。

由于GJ 376 b极度接近其恒星,天文学家估计它受到的辐射比地球从太阳接受的辐射多500倍。因此,这颗行星的日面沸腾度高达1500摄氏度。在这样的极端温度下,任何实质性的大气层都会早已蒸发掉,同时还有任何生命的迹象。

不过这颗行星会有可居住的伙伴。它的恒星是一颗红矮星或说是M型矮星--这种类型的恒星通常会承载多颗行星。在这样一颗恒星周围发现的GJ 367 b指出了这个系统中存在更多行星的可能性,而这可以帮助科学家了解GJ 376 b和其他超短周期行星的起源。

研究团队成员、MIT卡夫里天体物理学和空间研究所的高级研究科学家George Ricker说道:“对于这类恒星,宜居区将是在两到三周的轨道之间。由于这颗恒星离我们如此之近并且如此明亮,我们有很大的机会看到这个系统中的其他行星。这就像有一个标志说:‘看这里有额外的行星!’”

该小组的结果发表在《科学》上。这项研究由德国航空航天中心行星研究所的研究人员领导,另跟一个国际研究小组合作,其中包括MIT的共同作者Ricker、Roland Vanderspek和Sara Seager。

确认测试

这颗新行星是由NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)发现,这是一项由MIT领导的任务,Ricker是这项任务的首席研究者。TESS负责监测天空中最近的恒星的亮度变化。科学家们通过TESS的数据寻找凌日或星光的周期性下降以发现一颗行星正在穿越并短暂地阻挡一颗恒星的光线。

在2019年约一个月的时间里,TESS记录了南部天空的一片区域,其中包括GJ 376号星。MIT和其他地方的科学家们通过分析这些数据检测到了一个具有超短、8小时轨道的凌日天体。他们进行了几次测试以确保该信号不是来自“假阳性”来源。

在确认该天体确实是一颗超短周期的行星之后,研究人员使用高精度径向速度行星搜索器(HARPS)对该行星的恒星展开了更仔细的观察,该仪器安装在欧洲南方天文台在智利的望远镜上。

通过这些测量,他们确定该行星是迄今为止发现的最轻的行星之一,其半径为地球的72%,质量为地球的55%。这样的尺寸表明,这颗行星可能拥有一个富含铁的核心。

研究人员随后缩小了该行星内部组成的各种可能性,发现最符合数据的方案显示,铁核心可能占该行星内部的86%,与水星的组成相似。

MIT首席研究科学家Vanderspek表示:“我们发现了一颗火星大小的行星,它具有水星的构成。它是迄今为止探测到的最小的行星之一,并且它在一个非常紧密的轨道上围绕一个M型矮星旋转。”

随着科学家们对GJ 367 b及其恒星的继续研究,他们希望能探测到该系统中其他行星的信号。这些行星的属性--如它们的间距和轨道方向--可以为GJ 367 b和其他超短周期的行星是如何形成的提供线索。

TESS团队成员Natalia Guerrero指出:“了解这些行星是如何跟它们的宿主恒星如此接近的,这有点像一个侦探故事。为什么这颗行星缺少外层大气?它是如何靠近的?这个过程是和平的还是暴力的?希望这个系统能让我们有更多的了解。”

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(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:BGR报道,科学家近日发现的一颗新行星的表面覆盖有熔岩海洋。这颗地狱般的行星被称为GJ 367b,它离地球大约有30光年的距离。

这颗新的行星比地球小--准确地说大约是地球的四分之三。这使得它比水星大,但比火星小一些。据信它的密度接近纯铁。然而,使这颗系外行星如此有趣的是,科学家认为它是水星的一个更极端的版本。这意味着它将主要是一个金属核心,其余部分覆盖在熔岩海洋中。

科学家发现这颗地狱般的行星围绕着一颗名为GJ 367的小型红矮星运行。由于这颗恒星是如此之小,使得探测这颗行星变得更加容易。然后他们利用凌日系外行星勘测卫星(TESS)对其进行近距离检查。TESS早在2018年发射,使科学家能够更容易地在M型恒星周围搜索。

加州理工学院天体物理学家、美国宇航局(NASA)系外行星科学研究所的科学家Jesse Christiansen告诉Inverse,M型星通常提供了跟进该行星的最佳机会。科学家们发现,GJ 367b完成其轨道的时间不到8小时。Christiansen说,这可能是科学家们发现更多关于该行星的另一个机会。这可能包括更好地了解该行星的表面会是什么样子。

现在,科学家们对这颗地狱般的行星的了解是基于从TESS收集的数据。不过,利用这些信息,科学家们认为,这颗行星达到的温度高到足以使铁汽化。因此,他们认为这是一个地幔已经融化的铁芯行星。他们还认为,这颗系外行星的轨道是由某种外部影响造成的。

不幸的是,这种影响力量目前还不清楚。科学家们希望能够更深入地挖掘这颗矮星周围的系统和围绕它运行的地狱般的行星。他们希望能够发现是否有另一颗行星能够迫使GJ 367b进入其目前的轨道。

相关报道:亚地球行星GJ 367 b:一颗超轻、超快的系外行星

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:就太阳系外行星而言,GJ 367 b是一个轻量级的行星。这颗新发现的行星只有地球的一半质量,是目前已知的近5000颗系外行星中最轻的一个。这颗太阳系外行星绕其母星运行大概需要八个小时。GJ 367 b的直径刚刚超过9000公里,比火星略大。

由德国航空航天中心(DLR)行星研究所的Kristine W. F. Lam和Szilárd Csizmadia领导的一个由78名研究人员组成的国际小组在科学杂志上报告了他们的研究结果。GJ 367 b的轨道周期只有地球日的1/3,它是一个快速移动体。Kristine Lam报告称:“从其半径和质量的精确测定来看,GJ 367b被归类为一个岩质行星。它似乎跟水星有相似之处。这使得它跻身于亚地球大小的陆地行星之列,并使寻找‘第二个地球’的研究向前推进了一步。”

更准确的系外行星追踪器成为可能

在首次发现太阳系外行星的四分之一个世纪后,除了作出新的发现外,研究人员们将重点转移到了更精确地描述这些行星的特征。目前,有可能为大多数已知的系外行星构建一个更精确的轮廓。许多系外行星是用凌日法发现的--当一颗行星从它前面经过时,对其发射的光或其视亮度的微小差异进行测量。GJ 367 b还是在NASA的凌日系外行星探测卫星(TESS)的帮助下用这种方法发现的。

快速移动的小行星的起源仍未知

GJ 367 b属于“超短周期(USP)”的系外行星群,这些行星在不到24小时内围绕其恒星运行。“我们已经知道了其中的几颗,但它们的起源目前还不清楚,”Kristine Lam说道,“通过测量USP行星的精确基本属性,我们可以一窥该系统的形成和演化历史。” 在使用TESS和过境法发现这颗行星后,研究人员随后从地面上使用径向速度法研究其恒星的光谱。质量是用欧洲南方天文台3.6米望远镜上的HARPS仪器确定的。通过细致的研究和不同评估方法的结合,该行星的半径和质量被准确确定:其半径为地球半径的72%,质量为地球质量的55%。

半径和质量的最高精确度

通过确定其半径和质量的准确度分别为7%和14%,研究人员还能得出关于该系外行星内部结构的结论。它是一个低质量的岩石行星,但密度比地球高。Szilárd Csizmadia解释称:“高密度表明这颗行星以铁质内核为主。这些特性类似于水星的特性,水星的铁和镍核心比例过大,这使它跟太阳系中的其他陆生天体不同。”然而,这颗行星靠近它的恒星意味着它暴露在极端高的辐射中,是地球所经历的500多倍。其表面温度可能达到1500摄氏度--在这个温度下,所有的岩石和金属都会被融化。因此,GJ 367 b不能被视为一个“第二个地球”。

母星是一颗“红矮星”

这颗新发现的系外行星的母星是一颗名为GJ 367的红矮星,大小只有太阳的一半。这对它的发现是有利的,因为绕行行星的过境信号特别显著。红矮星不仅更小,而且比太阳更冷。这使得它们的相关行星更容易被发现和描述。由于它们是我们宇宙附近最常见的恒星天体之一,因此是合适的系外行星研究目标。研究人员估计,这些红矮星也被称为 “M级恒星”平均由两到三颗行星环绕。




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