TESS望远镜发现奇特“迷你海王星” 质量是地球23倍

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　　利用TESS前三个月的观测数据，科学家确认了一颗新的系外行星HD 21749b。这是一颗“迷你海王星”，其大小是地球的3倍，质量却是地球的23倍。它距离地球约53光年，围绕的母恒星大小与太阳相仿。

　　TESS卫星将在为期两年的主任务期中覆盖整个天空。目前该任务已经在邻近恒星系中发现了3颗相对较小的系外行星。

　　北京时间2月13日消息，据国外媒体报道，美国国家航空航天局（NASA）用于搜寻行星的新型太空望远镜又发现了一颗系外行星，这是该任务自2018年4月18日发射以来确认的第3颗系外行星。

　　NASA科学家在1月7日宣布，凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，简称TESS）发现了一颗围绕恒星HD 21749运行的行星。该恒星距离地球约53光年，位于星光黯淡的网罟座（Reticulum）。

　　如果以太阳系的标准来看，这颗新发现的行星相当古怪。它是一颗“迷你海王星”（sub-Neptune或mini-Neptune，指实际质量低于太阳系的天王星和海王星，但特征却和海王星相当类似的系外行星），大小是地球的3倍，这意味着它很可能是气体行星，而非像地球一样的岩石行星。该行星被称为HD 21749b，其密度可能比我们已知的其他气体行星更高，因为它的质量是地球的23倍。

　　“我们认为这颗行星的气体组成不会像海王星或天王星一样，它们主要由氢气组成，而且相当蓬松，”发现团队负责人、麻省理工学院科维理天文与天体物理研究所的博士后研究者戴安娜·德拉戈米尔（Diana Dragomir）在一份声明中说，“这颗行星很可能具有和水一样的密度，或者一个很厚的大气层。”

　　恒星HD 21749的亮度与太阳相仿，HD 21749b围绕其运转一周的时间是36地球日。发现团队表示，这颗系外行星的表面温度平均约为150摄氏度。研究人员还发现了该恒星系统中另一颗较小行星的线索。这颗潜在的行星轨道周期约为7.8地球日。如果能够证实，这将是TESS发现的第一颗大小大致与地球相当的系外行星。

　　TESS于2018年4月发射到地球轨道，其主要任务是搜寻地球附近300光年内的恒星是否有行星存在。与NASA不久前燃料耗尽的开普勒太空望远镜（发现了约70%的已知系外行星）类似，TESS也是利用凌日法来搜寻系外行星。换句话说，它会搜寻行星从母恒星前方经过时引起的细微的恒星亮度下降。

　　在搜寻过程中，TESS将天空划分成互相重叠的区域，一次对每个区域进行27天的研究。在为期两年的主要任务结束时，TESS将覆盖整个天空。相比之下，开普勒太空望远镜在主任务中只持续观察了一小片区域，同时监视大约15万颗相对遥远的恒星。

　　焦点的转移使TESS很难寻找那些远离母恒星、轨道周期很长的行星。事实上，HD 21749b对TESS来说就非常遥远；该任务发现的另外两颗行星，Pi Mensae b和LHS 3844b，其轨道周期分别是11小时和6.3天。

　　“对于一颗如此亮度的恒星来说，这是最凉爽的一颗小型行星，”德拉戈米尔说道。“我们对热行星的大气层了解很多，但由于很难找到轨道距离恒星较远，因而也较凉爽的小型行星，我们对这些更小、更冷的行星还无法了解更多，”她补充道，“但是这一次，我们很幸运地发现了这一颗，现在可以更深入地研究它了。”

　　发现团队最初是在TESS的“扇区1”数据中发现了来自HD 21749恒星系的信号。研究人员一开始不知道这个耐人寻味的信号究竟是由行星产生的，还是母恒星活动的变化引起的，于是德拉戈米尔和同事们分析了另一个仪器——高精度径向速度行星搜索器（High Accuracy Radial velocity Planet Searcher ，简称HARPS）的观察数据。该仪器安装在智利拉西拉天文台的ESO 3.6米望远镜上。

　　HARPS发现行星的方法主要是检测恒星回应行星引力牵拉作用的微小速度变化。十年前，另一组天文学家已经利用HARPS对HD 21749系统进行了研究。他们也发现了一个信号，但还无法确定是否来自行星。

　　在HARPS数据中，德拉戈米尔及其团队发现，HD 21749系统的信号每36天重复一次。他们认为应该可以在TESS的“扇区3”数据中再次发现这一信号。结果证实了他们的推断。研究团队分析的TESS数据是在2018年7月25日至10月14日收集的。

　　德拉戈米尔和她的团队还利用了Planet Finder光谱仪（安装在智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦Ⅱ望远镜上）的数据，证实了这一发现，并进一步确定了HD 21749b的质量和轨道参数。

　　“涉及的探测工作相当多，而且有合适的人在适当的时间进行工作，”德拉戈米尔说，“但我们很幸运，我们捕捉到了信号，而且它们非常清晰。”

　　研究人员在近日于西雅图举行的第233届会议上宣布了这一发现。他们还向《天体物理期刊》（Astrophysical Journal Letters）提交了关于此次发现的论文。

　　TESS的探索之旅刚刚开始。NASA官员表示，该任务已经标记了数百颗候选行星，其最终确认的发现将数以千计。而且，其中一些行星将距离地球足够近，使天文学家可以用更强大的仪器——比如耗资89亿美元的詹姆斯·韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope，简称JWST）——对它们进行研究。JWST是哈勃太空望远镜和斯皮策空间望远镜的后继计划，预计将在2021年发射。