自2009年美国宇航局发射开普勒太空望远镜以来，对太阳系外行星的研究就出现了爆炸性的增长。但随着2018年开普勒望远镜的退役，这个的使命就落到了凌日系外行星勘测卫星（TESS）等任务上，以继续其前任未完成的工作。通过凌日系外行星勘测卫星（TESS）的观测，一个国际天文学家团队最近发现了三颗系外行星围绕一颗名为TOI 451的年轻类日恒星运行。
这项研究由达特茅斯学院（Dartmouth College）物理学和天文学助理教授伊丽莎白·r·牛顿（Elisabeth R. Newton）领导。与她一起合作的研究人员来自美国宇航局喷气推进实验室，美国宇航局戈达德，美国宇航局艾姆斯，美国宇航局系外行星科学研究所，SETI研究所，马克斯-普朗克天文学研究所，卡弗里天体物理和空间研究研究所，以及多所大学和天文台。
利用来自TESS的数据，该团队检查了双鱼座-波江座星流（Pisces-Eridanus）中的恒星，这是一个距离地球约260到737光年的恒星集合。这条星流的长度约为1300光年，横跨14个星座，并以那些浓度最高的星座命名。2019年，斯特凡·迈因格斯特（Stefan Meingast）领导的一个团队利用欧洲航天局盖亚（Gaia）任务获得的数据发现了这条星流。
上图：黄点表示属于双鱼座-波江座星流的已知或可疑系统的位置(用TOI451圈出)。
同年晚些时候，由哥伦比亚大学的天文学家、国家科学基金会（NSF）研究员杰森·柯蒂斯（Jason Curtis）领导的研究人员分析了其中一些恒星的TESS数据。分析发现，它们具有快速的自旋速率和显著的星点（这导致光度周期性下降），这表明它们比之前认为的要年轻得多。
根据这些结果，柯蒂斯和他的同事们发现，这条星流只有1.2亿年的历史（和太阳的年龄一样）。当牛顿和她的同事们检查了2018年10月至12月间TESS在同一星流上收集的数据时，他们注意到有三颗系外行星特别围绕着一颗恒星。被称为TOI 451（又名CD-38 1467），这颗恒星位于距我们约400光年的波江座。
TOI 451是一颗G型（黄矮星）恒星，大小约为太阳的88%，质量约为太阳的95%，温度稍低，暗度较低（这是一颗年轻的恒星）。另一个表明它年轻的迹象是，它每5.1天自转一周，或者说比太阳快5倍。根据TESS探测到的凌日，它的三颗行星都围绕TOI 451运行，比水星离太阳更近，这使得它们都很热，不适合生命生存。
后续观测在2019年和2020年进行，使用的是美国宇航局的斯皮策太空望远镜（已于2020年1月30日退役）和美国宇航局的近地天体广角红外巡天探测器（NEOWISE）在2009年至2011年期间获得的档案数据。更多的观测是由Las Cumbres天文台全球网络和澳大利亚的珀斯系外行星调查望远镜完成的。
上图：艺术家对凌日系外行星勘测卫星(TESS)的再现。
所有这些都证实了这三颗系外行星的存在，它们符合“热超级地球”的称号。WISE数据进一步显示，TOI 451在波长为12微米和24微米的红外光中异常明亮。这表明存在一个残骸圆盘，研究小组估计，碎片圆盘的中心距离恒星的距离与木星离太阳的距离一样远。
该团队还调查了一颗微弱的邻近恒星，它似乎在TESS照片中离TOI 451很近。利用来自欧洲航天局盖亚天文台的数据，牛顿的团队确定这颗恒星实际上可能是一个由两颗M型（红矮星）组成的双星系统，它们是TOI 451的引力伴星。正如牛顿教授在NASA最近的新闻发布会上解释的那样：
“这个系统检查了天文学家的很多信息。它只有1亿2千万年的历史，距离地球只有400光年，我们可以对这个年轻的行星系统进行详细的观测。而且，因为有三颗行星的大小是地球的2到4倍，它们为测试行星大气如何演化的理论提供了特别有希望的目标。”
其中，最内部的行星（TOI 451b）大约是地球大小的1.9倍，质量的2到12倍，轨道周期为1.9天。TOI 451c 的体积大约是地球的三倍，质量是地球的16倍，轨道周期为9.2天。最外层的行星（TOI 451d）是地球的四倍大，质量是地球的4到19倍，轨道周期为16天。温度估计范围从b的约1200°C（2200°F）到d的约450°C（840°F）。
上图：TOI1338b是一颗环绕其两颗恒星运行的环行双星。它是由TESS发现的。
这些结果表明，TOI 451和双鱼座-波江座星流中的其他恒星很可能是极好的研究对象，而且与地球相对接近。 特别是，这些恒星的幼年期意味着它们可以揭示有关恒星和行星的形成和演化的大量信息。
为此，NASA系外行星档案馆的科学家解释道：“多亏了TESS几乎覆盖了所有的天空，当确定了这条星流时，我们就已经可以利用测量数据，来支持对围绕这条星流成员运行的行星的搜索。TESS的数据将继续让我们在未来几年里，不断突破我们对系外行星及其系统认知的极限。”
和它的前身一样，TESS通过在一个区域中检查数千颗恒星，并侦测亮度周期性下降来寻找系外行星。这些都是凌日的迹象，行星会在一个恒星的前面经过（相对于观察者）。在合适的条件下，穿过系外行星大气层的光线将使天文学家能够获得光谱，而这些光谱可以用来确定大气层的组成。
考虑到它们的质量，天文学家预计TOI 451行星在演化过程中会保留大部分大气层 —— 尽管它们暴露在强烈的热量之下。这意味着，未来用下一代望远镜的观测可以揭示这些大气是由什么组成的，为大气如何随时间演变提供重要线索。
上图：艺术家对岩石超级地球HD 85512 b的再现。
通过测量以不同波长穿透行星大气的星光，科学家可以推断其化学成分，以及云层或高空雾霾的存在。TOI 451的行星为哈勃和即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究提供了极好的目标。
截止目前，共有4352颗系外行星被确认存在于3221个星系中，还有5765颗候选行星在等待确认。这些行星中有许多围绕着与我们的恒星非常相似的恒星运行，有不少被认为是“潜在的宜居星球”。一旦詹姆斯·韦伯（James Webb）和南希·格蕾丝·罗曼（Nancy Grace Roman）太空望远镜进入太空，这些被认为是很好的后续观测对象。
虽然，TOI 451的行星不太可能适合居住，但后续的观察可能会告诉我们很多行星是如何演化的信息，这可以帮助科学家们缩小搜索范围。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
,
