双星系统中的迷你海王星是一个行星难题

魏洋1

艺术家对TOI 4633c行星在其双星系统中的概念。来源：西蒙斯基金会的Ed Bell

据美国宇航局（Pat Brennan）：一颗可能类似于我们海王星的较小版本的行星围绕着两颗类太阳恒星中的一颗运行，这两颗恒星也围绕着彼此运行。这颗行星位于“宜居带”，温度可能适中，对行星形成的主流观点构成了挑战。

关键事实

天文学家曾经设想，我们的太阳系——其中年、安静的太阳拥有轨道较近的小型岩石行星和更远的气态巨星——可能是典型的，甚至是普通的。但到目前为止，在一个行星狩猎技术越来越强大的时代，事实证明它根本不是。其他行星系统看起来可能非常不同，如果不是完全奇怪的话（或者我们是奇怪的吗？）。一个名为TOI 4633的系统似乎真的很奇怪：一种被称为“迷你海王星”的神秘行星围绕着两颗恒星中的一颗，轨道长达272天，与地球相似。但恒星轨道，以及迷你海王星和一颗可能的兄弟行星的轨道，正在引发人们对行星系统如何形成的问题，以及这种排列是否能随着时间的推移保持稳定。

细节

到目前为止，在我们银河系中确认的数千颗系外行星中，大多数是使用“凌日”方法探测到的：测量行星穿过恒星表面时星光的微小下降。这些凌日探测大多涉及轨道较短的行星，它们的“年”——绕恒星一周——持续几天或几周。

因此，探测到TOI 4633c行星是一个值得欢迎的开端。这不仅是因为它272天的轨道使它成为一个相当独特的公司：迄今为止，发现了175颗凌日行星，其年数超过100天，而250天以上的凌日行星只有40颗。这颗行星是使用TESS（凌日外行星探测卫星）探测到的，其轨道也在宜居带内，宜居带距离恒星的距离可以使液态水在行星表面形成。当然，对于c行星来说，几乎可以肯定的不是这样；它很可能有一个大而稠密的大气层，可能与海王星的大气层相似，排除了地表水。月亮可能是绕着这个转的。一颗行星的轨道周期越长，就越有可能拥有卫星，因此不难想象一个潜在的宜居卫星，就像虚构的潘多拉。该系统的亮度可能使其成为继续寻找此类“外卫星”的目标

此系统的令人费解的属性列表仍在继续。使用第二种探测方法进行的测量揭示了一颗可能的兄弟行星，其轨道为34天。从地球的角度来看，这颗行星不会穿过其恒星的表面，因此它的潜在存在是通过“径向速度”来揭示的。当轨道行星的引力将其向一个方向牵引，然后向另一个方向拉动时，来自恒星的光会轻微地来回移动；后续的调查将需要确认兄弟行星，由径向速度测量建议，真的在那里。

对这个系统的进一步研究也可能对理解双星系统或相互环绕的成对恒星很重要。在这种情况下，伴星在短短230年内绕主星运行，使它们能够按照星际标准紧密接近。这些恒星的椭圆形相互轨道和近距离接近，以及围绕其中一颗恒星的长轨道上的凌日行星，使其成为一个杰出的系统——这将使科学家能够测试他们对行星系统如何形成的想法，以及这种不寻常的轨道配置是否能够在数十亿年内保持稳定。

有趣的事实

作为行星猎人TESS公民科学项目的一部分，15名“公民科学家”仔细研究了TESS数据，发现了TOI 4633c行星。大约40000名这样的志愿者定期检查“光曲线”，即追踪来自恒星的光量的线，这些线在行星穿越过程中向下倾斜，然后在穿越完成后向上弯曲。研究该系统的科学家们也得到了一个多世纪前的帮助：档案数据是美国海军天文台维护的华盛顿双星目录的一部分，收集于1905年至2011年间。

发现者

纽约熨斗研究所天体物理学家诺拉·L·艾斯纳领导的一个国际团队于2024年4月30日在《天文学杂志》上发表了这项研究，题为“行星猎人TESS.V.双星周围的行星系统，包括宜居区的迷你海王星”。