天文学家在银河系内部发现两个“超级地球”，最近的33光年

近日, 来自美国麻省理工学院(MIT)和全球其它天文机构的天文学家们在银河系内部发现了一个新的多行星系统，其距离地球仅仅约33光年——这使它成为离我们最近的多行星系统之一。而在这个行星系统中, 至少有两颗地球大小的岩石行星。

不过, 令人有些伤感的是, 这些岩石行星可能不适合居住，因为它们的轨道相对较接近，使行星暴露在温度过高的环境中，无法维持液态水的存在。

据麻省理工学院的一份新闻稿介绍, 在这个多行星系统的中心有一颗又小又冷的M矮星，名为HD 260655。尽管这两颗类地行星可能不处于宜居带, 天文学家们仍然对这个多行星系统感到兴奋，因为它的距离和亮度, 能够让天文学家们更近距离地观察这些行星的属性，以及它们可能拥有的任何大气层的迹象。

“因为恒星的亮度，这个多行星系统里两颗行星都被认为是大气研究的最佳目标，”麻省理工学院的卡维里天体物理和空间研究所的博士后、该发现的首席科学家之一米歇尔·邦本(Michelle Kunimoto)说, “这些行星周围是否有富含挥发性物质的大气层? 有水或碳基物种存在的迹象吗?这些行星会成为这些探索的神奇试验台。”

数据的力量

这个新的多行星系统最初由美国宇航局(NASA)的凌日系外行星勘测卫星(TESS)发现，该卫星项目由麻省理工学院主导，旨在观察距离地球最近和最亮的恒星，并检测可能表明有行星经过的恒星周期性亮度下降现象。

2021年10月，麻省理工学院TESS团队的成员米歇尔·邦本在监测卫星接收的数据时，注意到HD 260655恒星的出现了一对周期性亮度下降即凌日的情况。邦本对这些信号进行了检测，认为其可能是行星存在的迹象。

对新行星进行分类并确认, 这一工作通常需要花费数年时间。但对于HD 260655的这两颗行星而言，这个过程却由于全球天文学家们的合作而大大缩短。

在邦本确定了HD 260655周围可能存在两颗行星后不久，团队中另外一名成员就开始了解这颗恒星之前是否被其它望远镜观测到。幸运的是，HD 260655被列入了美国夏威夷凯克天文台的高分辨率梯级光谱仪(HIRES)进行的恒星调查项目中。自1998年以来，HIRES一直在监测这颗恒星以及其它恒星，而研究人员能够访问该调查项目的公开数据。

HD 260655也被列为另一个独立恒星调查项目CARMENES的调查对象，而CARMENES是西班牙Calar Alto天文台的项目, 数据为私人所有。为此, 麻省理工的团队联系了HIRES和CARMENES的成员，希望能够获得两方的数据。

经过一番努力, 天文学家们最终同意合作。“这样的沟通和互动与实际观察几乎同样重要。”TESS团队的另一名天文学家Avi Shporer说。

行星的拉力

约6个月后, HD 260655周围存在两颗行星被天文学家们证实。

为了确认TESS收到的信号确实来自两颗绕该恒星运行的行星，研究者查看了HIRES和CARMENES所观测到的有关恒星的引力摆动(gravitational wobble)数据，引力摆动通常也被称为径向速度(radial velocity)。

“每一颗围绕恒星运行的行星都会对恒星产生一点引力，”邦本解释说，“我们寻找的是这颗恒星的任何轻微运动，这可能表明有行星质量的物体在拉拽它。”

从这两组档案数据中，研究人员发现了统计数据上显著的迹象，表明TESS探测到的信号确实是两颗绕恒星轨道运行的行星。

随后，团队成员更仔细地研究了TESS的数据，以确定这两颗行星的性质，包括它们的轨道周期和大小。他们确定，这颗名为HD 260655b的内行星每2.8天绕恒星一周，大约是地球的1.2倍大。第二颗外行星HD 260655c的公转周期为5.7天，体积是地球的1.5倍。

而通过HIRES和CARMENES观测到的恒星径向速度数据，研究人员计算出了行星的质量，这与每颗行星对恒星牵引的振幅直接相关。他们发现，内行星的质量大约是地球的两倍，而外行星的质量大约是地球的三倍。根据它们的大小和质量，研究小组还估计了每颗行星的密度。内部较小的行星密度略高于地球，而外部较大的行星密度略低于地球。根据它们的密度，研究人员判定, 这两颗行星很可能是类地行星，或由岩石组成。

研究人员还根据行星的短轨道, 估计内行星的表面温度是710开尔文(818华氏度)，而外行星的表面温度大约是560 K(548华氏度)。

邦本说:“我们认为, 这样的温度太高了，因此这两颗行星表面可能没有液态水存在。”

“但是, 在这个系统中可能有更多的行星，”Avi Shporer说, “有很多的多行星系统能够拥有五到六颗行星，特别是围绕着小恒星的多行星系统。我们希望能找到更多，如果情况乐观的话, 其中一个可能就存在宜居地带。”