科学家用TESS探测并验证了周期最长的系外行星 _科学

艺术家对TOI-4600系统中两颗行星和恒星的再现。信用:泰迪维克
据新墨西哥大学：来自新墨西哥大学(UNM)和麻省理工学院(麻省理工学院)的科学家已经探测并验证了TESS迄今为止发现的周期最长的两颗系外行星。这些长周期的大型系外行星围绕一颗K矮星运行，属于一类被称为暖木星的行星，其轨道周期为10-200天，至少是地球半径的6倍。这项最新发现为未来寻找类似我们太阳系的长周期行星提供了令人兴奋的研究机会。
这项名为“TOI-4600 b和c:两颗长周期巨行星围绕一颗早期K矮星旋转”的研究将发表在未来一期的天体物理学杂志《快报》上。系外行星TOI-4600 b和c是利用凌日系外行星勘测卫星的光度数据探测到的，随后利用地面望远镜进行了观测，因为它们提供了更好的分辨率。
美国宇航局的TESS采用的观测策略将每个半球分为13个扇区，进行大约28天的观测，正在对凌日行星进行最全面的全天搜索。这种方法已经证明了它能够探测不同种类恒星周围的大小行星。在TOI-4600的例子中，这颗恒星是一颗K矮星，也被称为橙色矮星，它们比太阳略小，温度略低。
系外行星必须在TESS的观测跨度内至少两次穿越其宿主恒星，才能被科学处理操作中心(SPOC)管道和快速观察管道(QLP)在正确的周期内检测到，这两个管道分别搜索2分钟和30分钟的TESS数据。因为TESS总天空覆盖范围的74%只被观测了28天，大多数探测到的TESS系外行星的周期不到40天。因此，TOI-4600 b的82.69天，或近3个月，和TOI-4600 c的482.82天，或16个月，使他们的发现更有价值。
新墨西哥大学的Ismael Mireles是论文的第一作者，与合作者一起，包括UNM大学物理和天文系的助理教授Diana Dragomir，以及来自麻省理工学院和伯尔尼大学的合作者，分析了这些数据，以测量这些行星的周期和大小。
在最初探测到凌日之后，米雷莱斯和他的团队必须确认这些是真正的行星，并确定恒星发出的信号。具有TESS的诊断工具表明来自目标部位的信号确实是正确的。
在TESS-后续观测计划(TFOP)第1分组(SG1)的帮助下，一个由专业和业余天文学家组成的全球网络可以使用大大小小的望远镜，他们观察并观看了凌日的发生，从而向研究人员证实了这颗行星确实在目标上。米雷莱斯和他的团队必须考虑的另一个因素是行星的质量和大小。为了实现这一点，他们用速度测量来观察主星摆动的程度，因为主星会拉扯行星。
“当我们进行测量时，我们发现目标恒星的运动非常小。所以当你开始的时候，你可以对我们所看到的负责。这两件事加在一起基本排除了这种可能性。在那一点上，我们确信我们有两颗行星。
研究人员发现这两颗行星和内行星TOI-4600 b是82.69天，半径大约是地球半径的7倍。它的大小介于海王星和土星之间。这颗行星，TOI-4600 b，估计温度约为170华氏度，很热，但比天文学家发现的许多行星都要冷。
发现的第二颗行星，TOI-4600 c，大约是地球半径的9 . 5倍，这意味着它大致相当于土星大小。最初，在苔丝第一次观察到这颗恒星时，它只过境了一次，大约三年后，它又过境了一次。
“一旦你经历了两次凌日，你就会对周期有所了解。可能是965天，一半，三分之一，四分之一，等等。较短的周期可以被排除，因为苔丝已经观察这颗恒星很长时间了，所以它只剩下两个周期:965天或其中的一半，”米雷莱斯解释说。
研究人员使用了伯尔尼大学的合作者休·奥斯本(Hugh Osborn)开发的模型来比较可能的轨道周期，并确定哪一个最有可能，结果发现965的一半，准确地说是482.82天，更有可能。TOI-4600 c的482.82天周期使其成为TESS迄今为止发现的周期最长的行星，其温度约为-110华氏度，是TESS发现的最冷的行星之一。
Katharine Hesse，TOI &麻省理工学院的审查负责人，与Mireles及其团队合作对TESS进行数据分析。Hesse帮助处理和分析了大量的数据，并将该系统置于包括TESS在内的任务已经发现的其他多行星系统的背景下。将TOI-4600系统与其他已发现的系外行星系统进行比较，有助于探索形成时间和过程等特征，并帮助研究人员开始将该系统置于更广泛的系外行星系统背景下。
“主要的事情是试图揭示更多关于行星形成的信息，因为根据我们对发现的系外行星的了解，到目前为止，没有什么东西看起来真的像太阳系。有趣的是，我们想了解这颗行星的形成。我们现在有超过5000颗系外行星，但这些系统都不像太阳系。所以我们想找出这些不同类型的系统是如何形成和迁移的，”米雷斯说。
米雷莱斯和研究人员对这些发现感兴趣，因为发现了两颗长周期巨行星，这是天文学家不常看到的配置，尽管发现的太阳系有四个巨大的长距离或一个长周期。
这引发了进一步的研究讨论和问题，正如米雷莱斯指出的，“我们想找出这些是如何形成的？这个系统里还有其他星球吗？这能告诉我们这些大行星是如何影响较小的行星的吗？这些较小的行星可能在那里，也可能不在那里，为什么它们不在那里？我们仍然有一些事情想要发现，这将告诉我们许多关于行星形成的事情。”
最后，米雷莱斯呼吁公民科学家和天文学爱好者行动起来，参与这项研究发现。10月16日周一，对于那些感兴趣并想观察它的人来说，将会有另一次可能的凌日机会，以进一步确认外行星的周期确实是482天。如果有合适的工具，拥有更小望远镜的人也可以参加。
“肯定有人是公民科学家或业余天文学家，他们有自己的望远镜，帮助我们进行所有这些观测。有一群人用望远镜基本上确认了感兴趣的恒星上正在发生凌日事件。
“退休或有不同日常工作但也是业余天文爱好者的人们，正在贡献非常有用的数据来帮助验证这些行星。他们产生的结果是专业质量的。UNM大学物理和天文学系助理教授德拉戈米尔说:“这些忠诚的公民科学家的努力对确认这些行星的过程至关重要。