双胞胎还是表亲？亚海王星系外行星可以提供一个答案
TOI-904的TESS观测。学分:uux.cn/天体物理学杂志快报（2023年）。DOI: 10.3847/2041-8213/ad037d
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（大卫·阿佩尔）：天文学家发现了一对围绕一颗M矮星运行的系外行星，其中一颗是TESS卫星天文台发现的最冷的M矮星，使其可以用于对其大气的后续研究。这项工作发表在天体物理学杂志《快报》上。
这两颗行星围绕距离地球150光年的TOI 904恒星运行，它们都是亚海王星，半径是地球的两倍多，但小于海王星。这颗外行星TOI 904c是由凌日系外行星调查卫星（TESS）发现的，它绕恒星一周需要84天，估计平衡温度为217K（-56°C），这是TESS迄今发现的最冷的M矮行星。
它的伴星TOI 904b每11天绕恒星运行一周。主星在红外波段足够亮，可以在未来确定系外行星的质量及其大气特征，但又足够冷且暗淡，恒星的光度不会淹没观测望远镜。
TESS是一颗卫星，旨在研究最亮的矮星周围的系外行星。它最初的两年任务于2020年7月结束，但它已被延长两次，目前仍在收集数千颗恒星的亮度数据。当系外行星围绕恒星运行时，天文学家会在行星经过TESS和恒星之间时寻找其强度的微小周期性下降。
TESS收集的数据正在接受非常积极的研究，并揭示了约75%的恒星是M矮星，比太阳更小更暗。迄今为止，它已经发现了7000多颗候选系外行星，其中400多颗现已确认。
美国国家航空航天局早期的开普勒任务持续了四年，于2013年结束，发现了三颗轨道周期相当的系外行星，但围绕着较暗的主恒星运行。因为系外行星的大气层是通过观察主恒星的光谱变化来研究的，当光线穿过系外行星的薄外壳时，一颗更亮的恒星，如这里的TOI 904，提供了一个更好的地基机会来识别表征大气化学成分的变化，如水蒸气、氧气、臭氧和二氧化碳。
在这项研究中，系外行星大小相似（分别为2.5和2.3个地球半径），绕其恒星运行的距离为0.06和0.31 au（天文单位，从太阳到地球的平均距离），它们之间的间隔相对较宽。
开普勒只发现了大约30颗距离大于0.15天文单位的行星，对应的周期大于25天。因此，目前的研究将为这类系外行星的未探索区域提供一个窗口，并为未来的研究提供目标。
与开普勒发现的三颗早期系外行星不同，这颗恒星足够明亮，可以提供一个独特的机会（到目前为止）来确定行星的质量，确定它们的平均密度。这样的知识将开始限制这个系统中两个行星的组成；相似的密度表明它们有相似的形成历史，或者它们在围绕同一颗恒星运行时通过不同的方式进化。
该小组寻找行星b和c过境时间的变化，这可能表明在同一颗恒星周围存在非过境系外行星，但没有发现该系统中存在其他行星的证据。
M矮星周围的系外行星特别令人感兴趣，因为这种恒星天体的寿命很长，尤其是那些位于恒星宜居带的天体。M型矮星，也称为红矮星，是各种矮星中最冷的一种，也是太阳附近最常见的恒星类型，可能在银河系中占所有恒星的75%。距离地球最近的恒星比邻星是一颗M矮星。
这些恒星的半径不到太阳半径的一半，表面温度在2700 K到4000 K之间（相比之下太阳为5700 K）。这意味着它们的宜居带（液态地表水可能允许生命存在的地方）靠近恒星，通常约为0.2 au（天文单位，日地距离为1 au）。
围绕TOI 904运行的两颗系外行星都不在该恒星的宜居带内，其中“b”太近（因此任何水都会蒸发掉）而“c”太远，因此那里的任何水和其他化合物（如果存在的话）都会被冻结
“这两颗行星组成的差异和相似之处可以让我们了解它们在主恒星周围形成的时间和地点，”新墨西哥大学的博士候选人马洛里·哈里斯说，他是该研究的第一作者。“这可以告诉我们更多关于行星如何围绕M矮星形成的信息。“
