系外行星 TOI 700 e 的外觀圖(NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt)

天文學家在尋找太陽系外的生命時,首先會注意與地球環境相似的行星。我們現在可以慶祝天體 TOI 700 e 成為了這項計畫的重要線索之一。

TOI 700 e 已被證實在其恆星 TOI 700 的宜居帶內運行。這個空間表面有大量的水處於適合液態的溫度,對於冰層來說溫度太高,但對於水蒸氣來說仍然足夠冷,這類行星被認為「恰好」適合我們所知的生命存在。

我們要感謝 NASA 的凌日系外行星勘測衛星 (TESS) 發現了 TOI 700 e 並為其命名(TOI 的意思是 TESS 感興趣的天體)。它是這個星系宜居帶中的第二顆行星,加入在 2020 年發現的 TOI 700 d 之後。

圖片顯示前方的 TOI 700 e 和遠處的 TOI 700 d。 (NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt)

加州的 NASA 噴氣推進實驗室 (JPL) 的行星科學家 Emily Gilbert 說:「這是我們所知僅有的幾個擁有多個小型宜居帶行星的星系之一。」

「這使得 TOI 700 星系成為我們未來能持續跟進的、令人興奮的希望。行星 700 e 的體積比行星 700 d 小約 10%,因此該星系還顯示了額外的 TESS 觀測如何幫助我們找到越來越小的行星世界。」

TOI 700 是一顆體積小且溫度低的恆星(稱為 M 型矮星),位於距離我們大約 100 光年的劍魚座。這個恆星遠不及我們的太陽那麼大或那麼熱,因此行星需要離它們更近才能使環境足夠溫暖,水才不會結冰。

至於 TOI 700 e,據信它的大小是地球的 95%,主要成分是岩石組成。它位於「樂觀」的宜居帶——一個在某個時間點可能存在水的區域。TOI 700 d 則位於較窄的「保守」宜居帶,天文學家認為在行星存在的大部分時間裡,液態水也可能存在。

從望遠鏡看到這些系外行星(我們太陽系外的行星)經過其母星時,在其母星的光線下有規律地閃爍,這就是所謂的凌日。由於有更多的表面阻擋了恆星的光線,較大的行星比小的岩石世界更容易被看到,這使得發現像這樣的類地行星成為一種難得的享受。

TOI 700 e 繞恆星一圈需要 28 天,而 TOI 700 d——比它的鄰居稍微遠一點——需要 37 天。由於 TOI 700 e 小於 TOI 700 d,因此還需要更多數據才能確認這個輪廓確實代表了一顆新行星。

馬里蘭大學的天體物理學家 Ben Hord 說:「如果這顆恆星離得更近一點,或者這顆行星更大一點,我們也許能夠在 TESS 數據的第一年就發現 TOI 700 e。但信號非常微弱,我們需要再一年的凌日觀測才能識別它。」

TESS 正在監測大約 1 億顆恆星,因此我們能找到的任何縮小搜索生命範圍的方法都是有用的。在星系各自的宜居帶中尋找系外行星是我們做到這一點的最好方法之一。

TOI 700 e 和 TOI 700 d 都被認為是潮汐鎖定的:換句話說,行星的一側始終面向其恆星(就像從地球上始終可以看到月球的同一側一樣)。無可否認地,讓行星的一側不斷在陽光下烘烤確實會降低複雜生命順利開始的可能性。

即使這些「環境條件適合」的行星並不完全適合生命存在,但它們確實告訴我們一兩件事,即尋找可能更適合生命存在的星系。通過研究像我們現在所在的恆星系統,天文學家還可以更好地了解我們家園的演變,以及鄰近的行星是如何進入當前軌道。

密歇根州立大學的天文學家 Joey Rodriguez 說:「即使迄今為止已經發現了 5,000 多顆系外行星,TOI 700 e 也是一個關鍵的發現,我們還有很多東西需要學習。」

該研究已被接受發表在 Astrophysical Journal Letters 上,目前可在 arXiv 上查看。

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資料來源:

  1. Nield, D., (14 January 2023). NASA Just Discovered a Rare Earth-Sized Planet in a Habitable Zone. ScienceAlert
  2. Gilbert, E. A., Vanderburg, A., Rodriguez, J. E., Hord, B. J., Clement, M. S., Barclay, T., etal., (2023). A Second Earth-Sized Planet in the Habitable Zone of the M Dwarf, TOI-700. arXiv (https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.03617)
  3. 圖片來源:https://msutoday.msu.edu/news/2023/discovery-of-an-earth-sized-exoplanet (NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt)
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