系外行星猎人发现了两个新的“热木星”

【博科园-科学科普】对太阳系外行星的研究在过去几年里发现了一些相当有趣的候选者。到2017年8月1日在2729个行星系统和612个多行行星系统中发现了3639颗系外行星。许多这样的发现已经挑战了关于行星的传统思维，特别是它们的大小和距离太阳的距离。

木星大小的太阳系外行星的概念图，它的轨道相对靠近它的恒星。图片： NASA/JPL-Caltech)

根据国际天文学家团队的一项研究，最新的太阳系外行星的发现与这一趋势保持一致。被称为EPIC 211418729b和EPIC 211442297b，这两个气态巨行星的轨道恒星距离地球约1569和1360光年大小与木星相似。结合它们相对接近轨道的恒星，研究小组将它们命名为“暖木星”。

这项研究名为“EPIC 211418729b和EPIC 211442297b，两个过渡的温暖木星”。由Avi Shporer地质和行星科学博士后学者(GPS)部门(加州理工学院)——加州理工学院的研究小组从开普勒和K2任务依赖数据,与多个地面望远镜和随访观察确定大小质量及行星的轨道。

根据NASA的斯皮策太空望远镜的数据，模拟了一个炎热气态行星的湍流大气。图片版权：NASA/JPL-Caltech/MIT/Principia College

正如他们在研究中所指出的，这两颗行星最初被认为是K2任务的凌日行星。换句话说他们最初是通过运输方法探测到的，天文学家们测量恒星亮度的时候，以确定一个行星在观察者和恒星之间传递。这些观察结果发生在乔戈里峰(K2)的第5次观测中，于2015年4月27日至7月10日之间进行。

随后研究小组使用凯克二望远镜(位于夏威夷的W.M.凯克天文台)和双子星北望远镜(位于夏威夷的双子天文台)进行了后续观测。这些观测从2016年1月到2017年5月，然后结合光谱数据和高分辨率阶梯光谱仪(雇佣)的径向速度测量在Keck I望远镜上。

最后他们在智利的Cerro Tololo美洲天文台(CTIO)、南非天文台(SAAO)和澳大利亚的Siding Spring Observatory(SSO)增加了光度数据。这些后续观测证实了这两颗系外行星的存在。正如他们在研究中所写的：

我们已经发现了两颗温暖木星系外行星最初确定为凌日候选人K2测光…两个行星之间的最长的气体巨行星凌日的测量质量，他们是相对旧的宿主恒星轨道。这两颗行星都没有膨胀，因为它们的半径与理论预期一致。

211418729b的过境光曲线。图片：Shporer (et al.)

根据他们的观察研究小组还能够对行星的大小、质量和轨道周期做出估计。而EPIC 211418729 b测量的是0.942木星半径，约为1.85木星质量和轨道周期11.4天，EPIC 211442297 b测量1.115木星半径，约为0.84木星质量，轨道周期为20.3天。

根据他们的估计这些行星经验表面温度719 K(445.85°C;834.5°F)和682 K(408.85°C;分别768°F)。因此他们将这些行星归类为“温暖的木星”，因为它们没有达到“热木星”的典型特征——“热木星”具有奇异的大气层，它的温度高达几千开尔文。

研究人员注意到根据轨道周期，这两颗行星的轨道周期是迄今为止探测到的气体巨星(也就是那些利用传输方法探测到的)中最长的轨道周期。或者他们在研究中说:

211418729b和EPIC 211442297b都是有测量质量的最长的气态巨行星。根据美国宇航局的太阳系外行星档案馆(Akeson et al . 2013)，EPIC 211442297b是目前最长的K2凌日系外行星，它的质量很大。

对“热木星”接近它恒星的概念图。图片：NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

另一个有趣的观察是这两个系外行星都没有膨胀，这是他们没有预料到的。在热木星的情况下由于受到太阳辐照量的影响，大气层会发生膨胀，因此研究小组将其称为“辐射-辐照相关性”。换句话说热木星是巨大的，但与较冷的气态巨行星相比它们的密度也很低。

相反研究小组发现，EPIC 211418729b和EPIC 211442297b的半径与理论模型所预测的气体巨星的质量一致。他们的研究结果还使他们对行星的结构和组成做出了一些初步的结论。他们写道:

与理论预期不同，这两颗行星都没有膨胀与图中的其他行星不同。他们的位置接近或与理论预期一致，对于一个几乎没有岩石核心的行星，211442297b，以及一个具有重要岩石核心的行星。

这些结果表明太阳辐照在确定热木星的半径方面没有显著的作用。它也提出了一些有趣的问题，关于辐射和与其他气体巨星的辐照。在未来EPIC 211418729b和EPIC 211442297b将会是未来的K2观测目标，这将在2018年5月至8月期间进行。

这些观测肯定会对这些行星以及本研究提出的奥秘提供更多的了解。对凌日系外行星进行的未来调查——像“凌日系外行星测量卫星”(TESS)这样的下一代仪器，以及詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)进行的直接成像调查，肯定会揭示更多遥远的系外外行星。

参考：arXiv