系外行星獵人發現了兩個新的「熱木星」

【博科園-科學科普】對太陽系外行星的研究在過去幾年裡發現了一些相當有趣的候選者。到2017年8月1日在2729個行星系統和612個多行行星系統中發現了3639顆系外行星。許多這樣的發現已經挑戰了關於行星的傳統思維，特別是它們的大小和距離太陽的距離。

木星大小的太陽系外行星的概念圖，它的軌道相對靠近它的恆星。圖片： NASA/JPL-Caltech)

根據國際天文學家團隊的一項研究，最新的太陽系外行星的發現與這一趨勢保持一致。被稱為EPIC 211418729b和EPIC 211442297b，這兩個氣態巨行星的軌道恆星距離地球約1569和1360光年大小與木星相似。結合它們相對接近軌道的恆星，研究小組將它們命名為「暖木星」。

這項研究名為「EPIC 211418729b和EPIC 211442297b，兩個過渡的溫暖木星」。由Avi Shporer地質和行星科學博士后學者(GPS)部門(加州理工學院)——加州理工學院的研究小組從開普勒和K2任務依賴數據,與多個地面望遠鏡和隨訪觀察確定大小質量及行星的軌道。

根據NASA的斯皮策太空望遠鏡的數據，模擬了一個炎熱氣態行星的湍流大氣。圖片版權：NASA/JPL-Caltech/MIT/Principia College

正如他們在研究中所指出的，這兩顆行星最初被認為是K2任務的凌日行星。換句話說他們最初是通過運輸方法探測到的，天文學家們測量恆星亮度的時候，以確定一個行星在觀察者和恆星之間傳遞。這些觀察結果發生在喬戈里峰(K2)的第5次觀測中，於2015年4月27日至7月10日之間進行。

隨後研究小組使用凱克二望遠鏡(位於夏威夷的W.M.凱克天文台)和雙子星北望遠鏡(位於夏威夷的雙子天文台)進行了後續觀測。這些觀測從2016年1月到2017年5月，然後結合光譜數據和高解析度階梯光譜儀(雇傭)的徑向速度測量在Keck I望遠鏡上。

最後他們在智利的Cerro Tololo美洲天文台(CTIO)、南非天文台(SAAO)和澳大利亞的Siding Spring Observatory(SSO)增加了光度數據。這些後續觀測證實了這兩顆系外行星的存在。正如他們在研究中所寫的：

我們已經發現了兩顆溫暖木星系外行星最初確定為凌日候選人K2測光…兩個行星之間的最長的氣體巨行星凌日的測量質量，他們是相對舊的宿主恆星軌道。這兩顆行星都沒有膨脹，因為它們的半徑與理論預期一致。

211418729b的過境光曲線。圖片：Shporer (et al.)

根據他們的觀察研究小組還能夠對行星的大小、質量和軌道周期做出估計。而EPIC 211418729 b測量的是0.942木星半徑，約為1.85木星質量和軌道周期11.4天，EPIC 211442297 b測量1.115木星半徑，約為0.84木星質量，軌道周期為20.3天。

根據他們的估計這些行星經驗表面溫度719 K(445.85°C;834.5°F)和682 K(408.85°C;分別768°F)。因此他們將這些行星歸類為「溫暖的木星」，因為它們沒有達到「熱木星」的典型特徵——「熱木星」具有奇異的大氣層，它的溫度高達幾千開爾文。

研究人員注意到根據軌道周期，這兩顆行星的軌道周期是迄今為止探測到的氣體巨星(也就是那些利用傳輸方法探測到的)中最長的軌道周期。或者他們在研究中說:

211418729b和EPIC 211442297b都是有測量質量的最長的氣態巨行星。根據美國宇航局的太陽系外行星檔案館(Akeson et al . 2013)，EPIC 211442297b是目前最長的K2凌日系外行星，它的質量很大。

對「熱木星」接近它恆星的概念圖。圖片：NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

另一個有趣的觀察是這兩個系外行星都沒有膨脹，這是他們沒有預料到的。在熱木星的情況下由於受到太陽輻照量的影響，大氣層會發生膨脹，因此研究小組將其稱為「輻射-輻照相關性」。換句話說熱木星是巨大的，但與較冷的氣態巨行星相比它們的密度也很低。

相反研究小組發現，EPIC 211418729b和EPIC 211442297b的半徑與理論模型所預測的氣體巨星的質量一致。他們的研究結果還使他們對行星的結構和組成做出了一些初步的結論。他們寫道:

與理論預期不同，這兩顆行星都沒有膨脹與圖中的其他行星不同。他們的位置接近或與理論預期一致，對於一個幾乎沒有岩石核心的行星，211442297b，以及一個具有重要岩石核心的行星。

這些結果表明太陽輻照在確定熱木星的半徑方面沒有顯著的作用。它也提出了一些有趣的問題，關於輻射和與其他氣體巨星的輻照。在未來EPIC 211418729b和EPIC 211442297b將會是未來的K2觀測目標，這將在2018年5月至8月期間進行。

這些觀測肯定會對這些行星以及本研究提出的奧秘提供更多的了解。對凌日系外行星進行的未來調查——像「凌日系外行星測量衛星」(TESS)這樣的下一代儀器，以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)進行的直接成像調查，肯定會揭示更多遙遠的系外外行星。

參考：arXiv

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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