发现围绕类太阳恒星的两个行星系统：TOI

黄俊琼

图1:左上角的小面板显示了美国国家航空航天局的TESS太空望远镜，该望远镜负责首次识别系外行星TOI-2141b和TOI-1736b。背景图片是OHP天文台的照片，带有1.93米望远镜的圆顶，索菲仪器安装在那里，负责对系外行星TOI-2141b、TOI-1736b和TOI-1736c进行探测和表征。信用:埃德尔·马蒂奥利。

（）据LNA国家天文学实验室：今天(12月15日)发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一项研究揭示了两个新的行星系统的发现，它们围绕着类似于我们太阳的恒星运行，也被称为太阳类似物。

这项研究由LNA国家天体物理研究所的全职研究员兼巴黎天体物理研究所的副研究员Eder Martioli博士和巴黎天体物理研究所的研究员Guillaume Hébrard博士领导。

负责探测这两个被命名为TOI-1736和TOI-2141的系统的观测是使用美国国家航空航天局的TESS空间望远镜和安装在法国南部上普罗旺斯天文台(OHP)1.93米望远镜上的SOPHIE摄谱仪进行的，两者都在图1中说明。

像这样的行星系统不仅扩大了我们对类太阳恒星周围行星形成和演化的理解，而且通过利用主恒星和我们的太阳之间的相似性，使我们能够更精确地测量这些行星的物理属性。

发现系外行星

1995年，在一颗类似太阳的恒星51 Pegasi b周围发现了第一颗系外行星，使用的是OHP的同一台1.93米望远镜，天文学家Michel Mayor和Didier Queloz因此获得了诺贝尔物理学奖，这标志着我们对宇宙中行星系统的认识开始了一场革命。

如今，已知的系外行星超过了5500颗，而且这一数字还在不断增长。这些天体的发现为研究恒星周围行星的存在以及在不同系统中发现的各种物理特征提供了机会。

自从发现第一颗系外行星以来，我们学到的一个教训是，太阳系不是唯一的，也不包含所有可能的行星类型。例如，行星51 Pegasi b的大小与木星相当，但其轨道比太阳系中任何其他行星都更靠近其恒星，因此被称为“热木星”。系外行星系统中其他常见类型的行星包括超级地球和小海王星，这两种行星在我们的太阳系中都不存在。

另一个重大发现是，各种恒星类型，无论是更大还是更小，更热还是更冷，都不会阻止行星的形成。然而，恒星类型会影响某些行星类型的频率。

Eder Martioli博士团队的工作重点是研究两颗与太阳非常相似的恒星，每颗恒星都拥有一颗迷你海王星，其中一颗还拥有一颗超级木星。这两种行星在太阳系中都没有对应的行星。这有助于更深入地了解具有独特特征的行星的存在，以及这些天体如何在类似于我们太阳的环境中演化。

行星系统TOI-2141

这一发现中的第一个系统，TOI-2141，由一颗位于250光年之外的恒星组成，其大小几乎相同，年龄略高于我们的太阳。与太阳相比，它的化学成分也揭示了较重元素的缺乏。这些较重元素的数量是行星形成过程中的一个重要因素。

行星TOI-2141b是使用凌日方法探测到的，在这种方法中，行星从恒星前面经过，引起小的周期性日食，从而通过监测恒星亮度的变化来进行探测。这颗行星的直径是地球的三倍，质量大约是地球的24倍，被归类为迷你海王星。它每18.26天完成一次绕恒星的轨道运行，保持的距离仅为地球与太阳距离的13%。

由于它靠近恒星，估计这颗行星的温度约为450摄氏度。它的密度表明存在岩石核心和含有大量水的大气，尽管由于高温仅呈气态。该系统中尚未发现其他行星，但由于观测方法的限制，不排除发现更小行星的可能性。



图2:TOI-1736行星系统的艺术表现，对行星TOI-1736c(左边)和TOI-1736b(中间)的超比例描绘。致谢:莱安德罗·德·阿尔梅达。

行星系统TOI-1736

这一发现的第二个系统，TOI，1736年，已经表明自己有点奇特。主星位于290光年的距离，与太阳非常相似，特别是在温度和年龄方面，只比太阳大15%左右，较重的化学元素浓度略高。

在这项研究中，发现TOI-1736系统有一颗伴星，更小更冷，因此将其定性为双星系统。然而，较冷的恒星足够遥远，可以避免干扰行星系统，行星系统专门围绕类日恒星运行。在这个系统中至少探测到了两颗行星，如图2所示。

第一颗是TOI-1736b，也是一颗迷你海王星，直径是地球的2.5倍，质量是地球的13倍。它在距离恒星仅相当于地球和太阳之间距离的7%的地方展示了凌日和轨道，每7.1天完成一次轨道运行。由于如此接近，这颗行星从恒星接收到的辐射明显更多，导致温度估计为800摄氏度。

第二颗行星TOI-1736c没有显示凌日，它的质量是地球的2800倍，比太阳系最大的行星木星大近9倍。以这样的大小，TOI-1736c被归类为超级木星，险些成为一颗恒星。

它每570天完成一次轨道运行。这颗行星距离太阳仅比地球远30%,位于TOI-1736恒星所谓的可居住区。这个区域被定义为恒星周围温度适宜的区域，以允许行星表面液态水的存在。

TOI-1736c很可能是一颗气体巨星，类似于木星，因此预计它不会有像地球一样的固体表面。然而，如果TOI-1736c行星碰巧拥有一颗卫星，那么这样的固体可能会有大气层，可能会存在液态水，或许是一个可居住的世界。

对TOI-1736的观测显示，有迹象表明可能有第三颗行星在更远的距离运行，需要长期监测才能确认。因此，该团队继续在OHP用SOPHIE摄谱仪观察TOI-1736，希望很快收集更多关于这颗恒星的信息，它与太阳非常相似，但拥有如此多样的行星系统。