NASA’s TESS spacecraft discovers its first habitable planet, first world with two stars

芝加哥大学(University of Chicago)和世界各地其他机构的科学家们在地球之外发现了多个新的有趣的世界——包括第一个可能适合人类居住的地球大小的世界,以及一个“星球大战”式的有两个太阳的系统。

新的系外行星——太阳系外的行星——是由NASA的新TESS卫星发现的,并于1月6日在第235届美国天文学会会议上宣布。在这两种情况下,高中生都帮助找到了他们。

世界有我们自己的大小

尽管科学家们在其他恒星系统中发现了越来越多的行星,但能够维持类似人类生命的行星仍然相当稀少。科学家们寻找的最大标志是在火星表面保持液态水的能力。

发射于2018年的TESS是一颗太空卫星,专门用来寻找与地球大小相近的明亮星球。苔丝跟踪恒星亮度的变化,这是由于轨道上的行星在它们的恒星前面交叉而引起的,我们称之为凌日事件。

它的第一个宜居带大小与地球相当的世界是TOI 700d,它围绕着一颗小而冷的M矮星运行,这颗矮星位于南天星座多拉多,距地球100光年。它的质量和大小大约是太阳的40%,表面温度大约是太阳的一半。

这颗恒星的错误分类被纠正后才被发现,部分原因是得到了高中生奥尔顿·斯宾塞(Alton Spencer)的帮助。

“当我们修正了这颗恒星的参数后,它的行星尺寸减小了,我们意识到最外层的行星与地球差不多大,而且位于宜居带,”芝加哥大学(University of Chicago)的研究生埃米莉吉尔伯特(Emily Gilbert)说。“此外,在11个月的数据中,我们没有看到来自这颗恒星的耀斑,这增加了TOI 700d适合居住的机会,并使其更容易建立其大气和表面条件的模型。”

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究人员模拟了TOI 700d的20个潜在环境,以衡量其中任何一个版本是否会产生适合人类居住的表面温度和压力。

由于TOI 700d被潮汐锁定在它的恒星上,这颗行星的云结构和风模式可能与地球截然不同。

其中一个模拟包括一个海洋覆盖的行星,其大气密度高,以二氧化碳为主,与科学家们推测的火星年轻时的环境相似。模型大气在面向恒星的一侧有一层厚厚的云。另一个模型将TOI 700d描绘成一个无云的、全陆地版的现代地球,风从行星的夜侧吹来,汇聚在面向恒星的点上。

Tatooine-like愿景

当卢克·天行者站在塔图因星球的沙漠中仰望天空时,他看到的不是一次日落,而是两次。在离我们1300光年的新发现的世界里,任何潜在的居民都会这么做。(尽管它被认为是一颗气体行星,所以没有人会站在上面。)

这颗比地球大近7倍的行星位于天文学家星座。它的两颗恒星每15天环绕对方一周。一颗恒星的质量比我们的太阳大10%,而另一颗则更冷、更暗,只有太阳质量的三分之一。

现在人们称它为TOI 1338b,这是TESS发现的第一颗绕双星运行的行星。TOI 1338b是太阳系中唯一已知的行星;它的轨道几乎与恒星在同一平面上运行,所以它会经历定期的恒星日食。

但是TOI 1338b的凌日是不规则的,每93到95天一次,由于其恒星的轨道运动,其深度和持续时间也有所不同。苔丝只能看到大星星的凌日——小星星的凌日太微弱了,她察觉不到。

“这些是算法真正难以处理的信号类型,”主要作者、SETI研究所和戈达德的研究科学家维瑟林·科斯托夫(Veselin Kostov)说。“人类的眼睛非常善于在数据中发现模式,尤其是像我们从这些系统中看到的那些非周期性模式。”

幸运的是,高中四年级学生沃尔夫·库基尔正在梳理泰丝在戈达德实习时的数据。

Cukier说:“我在研究志愿者们标记为食双星的所有数据——在我们的视野范围内,两颗恒星相互环绕的系统。”“在我实习的第三天,我看到了一个叫做TOI 1338的系统发出的信号。起初我以为这是一次恒星日食,但时机不对。原来是一颗行星。”

在Cukier标记了TOI 1338 b之后,研究小组使用了一个名为eleanor的软件包,以Carl Sagan(芝加哥大学校友)的小说《Contact》中的中心人物eleanor Arroway命名,以确认这次转变是真实的,而不是器物的结果。

芝加哥大学的研究生阿狄娜·范斯坦(Adina Feinstein)说,“在所有的照片中,苔丝都在监测着数百万颗恒星。”“这就是为什么我们的团队创造了埃莉诺。这是一种下载、分析和可视化交通数据的便捷方式。我们在设计时考虑了行星,但社区的其他成员用它来研究恒星、小行星甚至星系。”


大卫·马丁是一个博士后研究员UChicago时发现在俄亥俄州立大学(现在),指出,通过数据挖掘,他们发现钢铁洪流1338 b也被称为比波普爵士乐的任务,调查衡量恒星的摆动引起轨道行星的质量。这种测量方法与苔丝的经纬仪法完全不同,它提供了一套互补的信息。

他说:“我们可以把这两种数据结合起来,更好地描述地球。”“这是苔丝身上很酷的一点;它的目标是明亮、知名的恒星,其中许多恒星已经被观测了多年,甚至几十年!”

除了吉尔伯特和范斯坦,芝加哥大学其他论文的共同作者还包括Assoc。Daniel Fabrycky教授和Benjamin Montet(当时是芝加哥大学的博士后研究员,现在就职于新南威尔士大学)。

全世界有十多所大学、研究机构和天文台参与了苔丝使命。

-改编自Jeanette Kazmierczak最初在NASA戈达德太空飞行中心网站上发表的两篇文章。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/nasas-tess-spacecraft-discovers-its-first-habitable-planet-first-world-two-stars

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