市民科学家帮助发现双星系统中破纪录的外行星

这颗新行星的轨道比大多数同类行星的轨道都长,由志愿行星搜寻者发现,并得到了熨斗研究所科学家及其同事的确认,这颗行星可以提供关于系外行星如何在多恒星系统中形成和保持稳定的见解。

一位艺术家对TOI 4633c的解读,这是一颗类似海王星的系外行星,围绕一颗类似太阳的恒星的宜居带运行。该系统包含第二颗恒星(右),也可能拥有另一颗系外行星(左)。西蒙斯基金会的Ed Bell

一组天文学家和公民科学家在一个不寻常恒星系统的宜居区发现了一颗行星,其中包括两颗恒星和另一颗可能的系外行星。

行星搜寻者发现了这颗类似海王星的行星,因为它在其主星前方穿过,以类似于地球日食的方式暂时使恒星的光线变暗。这种“凌日法”通常确定轨道紧密的行星,因为它们更可能沿着地球和主星之间的路径移动,并且在遵循这些路径时,更频繁地移动到遮光位置。这就是为什么这颗新发现的行星被认为异常遥远的原因,它绕恒星飞行需要272天。此外,这颗恒星目前是已知的最明亮的恒星,其所在的行星位于液态水可能存在的可居住区。

对该系统的后续观察揭示了更多的特点。这颗恒星的轨道上还有一颗尚未确定的第二颗行星,其轨道为34天,也许最有趣的是,还有另一颗恒星。这个独特的系统为科学家提供了一个有价值的数据点,帮助他们了解行星是如何在多恒星系统中形成并保持稳定轨道的。研究人员在4月30日展示他们的发现天体物理学杂志.

该研究的主要作者说:“在多恒星系统中寻找行星对于我们理解如何用相同的材料制造不同的行星至关重要。”诺拉·艾斯纳,扁钢研究所研究员计算天体物理中心在纽约市。

当气体和尘埃云团开始聚集在一起时,恒星和行星系统就形成了。当一颗恒星与另一颗恒星同时形成时,这对恒星可以形成双星系统。因为据估计,双星系统中形成行星的可能性是单星系统的一半,艾斯纳说:“我们发现这颗行星非常令人兴奋。”

这颗新发现的行星,正式名称为TOI 4633 c,但科学家们昵称为珀西瓦尔(Percival)(根据《哈利·波特》系列丛书中的一个角色命名),最初是由美国国家航空航天局(NASA)收集的公民科学家筛选出的数据确定的凌日外行星勘测者的卫星(TESS)。这个行星猎人TESS计划任何人只要有一台连接到互联网的电脑,就可以在TESS数据中搜索未发现的行星。

“每次我发现可能的过境点,我都能感觉到心跳加快,兴奋之情大增,”Simon Bentzen说道,他是丹麦公民科学家,自2018年以来一直在Planet Hunters TESS志愿服务。“我很高兴我帮助找到了这个新系统。我希望这些新行星能帮助我们理解行星的形成,并帮助回答其他有趣的行星问题。”

市民科学家帮助天文学家整理庞大的数据集,这些数据集太大了,研究人员无法自行分析。迄今为止,该项目已允许来自90个国家的43000多名志愿者帮助编目约2500万件物品。公民科学家在寻找长轨道系外行星方面尤其宝贵,因为计算机很难识别这些物体。

“人类大脑有着难以置信的识别模式和过滤噪音的能力,”Eisner说,他是Planet Hunters TESS的首席研究员。“虽然我们的算法很难识别这些长周期行星,但公民科学家却没有。”

Lucy Reading-Ikkanda/Simons基金会

在15名市民科学家标记出可能存在的行星后,艾斯纳和她的团队决定仔细观察。对恒星径向速度的后续研究——寻找恒星运动中的微小摆动,揭示附近同伴的引力牵引——显示出靠近恒星的第二颗行星。

进一步的图像和档案数据显示,科学家最初认为是一颗恒星的事实上是两颗。这两颗共转恒星目前距离太近,无法从地球上的有利位置单独区分。然而,在过去119年中收集的对该恒星的档案观测表明,该系统确实是一对双星。

这颗新的系外行星的轨道是TESS数据发现的所有行星中第二长的,也是仅有的五颗轨道超过100天的行星之一。艾斯纳说:“这颗行星在许多方面都很引人注目。”。“它在轨道上很了不起,在宜居区也很了不起,围绕着一颗明亮的恒星旋转也很了不起。”

虽然科学家们确实认为这颗行星处于可居住区,但他们不会建议将其作为下一次星际旅行的目的地。TOI 4633 c没有固体表面,大气中可能充满了水蒸气、氢气和甲烷。然而,以前的研究表明,长周期行星更有可能拥有卫星或卫星,这些卫星或卫星可能为生命提供坚实的表面。

艾斯纳说:“如果这颗行星上有一个月亮,那么这个月亮很可能有一个坚实的表面,这可能是一个寻找水的好地方。”。未来,鉴于该系统的亮度和行星的长轨道,该系外行星可能成为系外卫星探测活动的目标,这两者都有助于系外卫星的探测。

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一个新发现的类海王星行星表面的景象的动画。西蒙斯基金会的Ed Bell

虽然科学家们渴望更多地了解这一系统,但至少要过30年,这两颗恒星才能相距足够远,从而确定恒星系统的确切布局。确认这些行星是围绕同一恒星还是不同恒星运行,有助于我们更好地理解这些系统能够保持稳定的时间。它还可以帮助科学家更好地预测发现新的系外行星。事实上,近一半的类太阳恒星占据着多恒星系统。

艾斯纳说:“如果我们能够限制行星的轨道位置,这将真正为我们打开对系外行星形成的理解提供一个跳板。”。“这也可能有助于我们有朝一日能够观察恒星及其属性,并猜测该系统中可能有哪些行星在绕轨道运行。”

Eisner鼓励有兴趣参加Planet Hunters TESS志愿者活动的人查看项目的网站.

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