一顆獨(dú)特的系外行星
自2018年4月發(fā)射以來(lái)，肩負(fù)著尋找系外行星世界的凌星系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）不斷傳來(lái)令人興奮的結(jié)果。目前，TESS已經(jīng)公布的候選系外行星已經(jīng)超過(guò)5000多顆。
最近，一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)公布他們發(fā)現(xiàn)了一顆有著非常獨(dú)特性質(zhì)的系外行星，名為T(mén)OI-1452 b。他們的工作是基于TESS先前捕捉到的一個(gè)其亮度每隔11天就會(huì)略有下降的信號(hào)。在對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行后續(xù)的觀測(cè)與分析之后，天文學(xué)家認(rèn)為，系外行星TOI-1452 b很可能是一顆“海洋行星”，即一顆完全被厚厚的水所覆蓋的水世界。
TOI-1452 b表面的藝術(shù)構(gòu)想，它可能是一個(gè)“海洋行星”。（ 圖/BENOIT GOUGEON / UNIVERSITé DE MONTRéAL）
繞雙星系統(tǒng)運(yùn)行
為了確定由TESS最先捕捉到的這一信號(hào)的類(lèi)型和一些基本特征，天文學(xué)家先對(duì)這一候選行星進(jìn)行了地面觀測(cè)。他們利用加拿大的莫干迪克峰天文臺(tái)（OMM），確定了它是一顆繞恒星TOI-1452旋轉(zhuǎn)的系外行星。
宿主星TOI-1452是天龍座的一個(gè)雙星系統(tǒng)中的其中一顆恒星，這一雙星系統(tǒng)由兩顆大小相近的恒星構(gòu)成，而TOI-1452是這個(gè)雙星系統(tǒng)中更大的那顆，距離地球約100光年之遠(yuǎn)。
TOI-1452比太陽(yáng)要小得多，在雙星系統(tǒng)中，它和與它互相環(huán)繞的伴星相距非常近，大約只隔97AU（1AU=1.495978707×1011 m），是太陽(yáng)和冥王星之間距離的2.5倍。
在TESS的視野中，這個(gè)雙星系統(tǒng)只是一個(gè)小小的光點(diǎn)。但OMM上裝載著有著極高分辨率的儀器，足以識(shí)別這個(gè)光點(diǎn)實(shí)際上是由兩個(gè)天體構(gòu)成的。此外，由OMM拍攝的圖像顯示，系外行星TOI-1452 b的確是圍繞TOI-1452運(yùn)行，這一結(jié)果也被另一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的后續(xù)觀測(cè)所證實(shí)。
TOI-1452 b的基本性質(zhì)
為了確認(rèn)系外行星TOI-1452 b的一些基本性質(zhì)，研究人員用安裝在夏威夷的CFH望遠(yuǎn)鏡對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行了觀測(cè)。CFH望遠(yuǎn)鏡上所裝載的紅外儀器，是研究像TOI-1452這類(lèi)低質(zhì)量恒星的理想選擇，在紅外波段，這些恒星能閃耀出最明亮的光芒。
但即便如此，研究人員也用了超過(guò)50個(gè)小時(shí)的觀測(cè)時(shí)間才得以估算這顆行星的質(zhì)量。除了高水平的觀測(cè)之外，研究人員還開(kāi)發(fā)了一種強(qiáng)大的分析方法，被稱(chēng)為逐線法（LBL法）。利用這種方法，天文學(xué)家可以對(duì)有著許多有著干擾信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，從而揭示行星的微弱特征。
（視頻/UNIVERSITé DE MONTRéAL）
他們發(fā)現(xiàn)，這是一顆比地球大70%左右的行星，質(zhì)量約為地球的5倍。研究人員還通過(guò)分析了宿主星的組成，來(lái)幫助確定這顆行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)，TOI-1452 b可能像地球一樣由巖石組成，但從它的半徑、質(zhì)量和密度來(lái)看，它很可能是一個(gè)完全有別于地球的世界。
最佳的海洋行星候選
鑒于TOI-1452 b與其宿主星的距離，研究人員認(rèn)為這顆系外行星表面的溫度既不會(huì)太熱也不會(huì)太冷，液態(tài)水可以在其表面存在。從半徑和質(zhì)量來(lái)看，它的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人們對(duì)一顆基本由金屬和巖石組成的行星（比如地球）的預(yù)期。因此，TOI-1452 b被認(rèn)為很可能是一顆“海洋行星”。
近年來(lái)，天文學(xué)家已經(jīng)確定了許多大小在地球和海王星（約3.8倍地球質(zhì)量）之間的系外行星的半徑和質(zhì)量。他們發(fā)現(xiàn)，其中一些行星可能有著非常特別的結(jié)構(gòu)組成，因?yàn)閺拿芏葋?lái)看，它們的大部分質(zhì)量應(yīng)該是由一些更輕的物質(zhì)——比如水——組成的。這些假想的富含水的行星世界，就被稱(chēng)為海洋行星。
與之相對(duì)的是，地球大體上是一個(gè)非常“干燥”的星球。盡管地球表面的約70%都被海洋覆蓋，并有時(shí)被我們稱(chēng)為藍(lán)色星球，但水實(shí)際只占地球質(zhì)量的很小一部分——不到1%。這與一些系外行星上的情況相比是非常稀少的。
通過(guò)對(duì)TOI-1452 b進(jìn)行內(nèi)部建模分析后，研究人員認(rèn)為，在這顆行星上，水可能占全部質(zhì)量的30%，這一比例與太陽(yáng)系中的一些行星的衛(wèi)星，如木衛(wèi)三和木衛(wèi)四，以及土衛(wèi)六和土衛(wèi)二，非常類(lèi)似?？梢哉f(shuō)，TOI-1452 b是迄今為止最佳的海洋行星候選。
進(jìn)一步確認(rèn)
TOI-1452 b是已知的少數(shù)幾個(gè)具有海洋行星特征的溫帶行星之一。但若要確認(rèn)這一推測(cè)，研究人員希望能夠利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）來(lái)對(duì)TOI-1452 b進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)。研究人員表示，這顆行星有著得天獨(dú)厚的觀測(cè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗挥谕h(yuǎn)鏡可以全年觀測(cè)的天空區(qū)域。而且它離地球足夠近，因此天文學(xué)家有望通過(guò)研究它的大氣層，來(lái)更確切地了解它的性質(zhì)。
現(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)非常期待用JWST對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)將來(lái)更好地理解TOI-1452 b。他們將盡快預(yù)定時(shí)間，讓JWST來(lái)對(duì)這個(gè)奇怪而奇妙的世界一探究竟。
參考來(lái)源：
https://nouvelles.umontreal.ca/en/article/2022/08/24/an-extrasolar-world-covered-in-water/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac7cea
