在迄今为止确认发现的5000多颗系外行星中，大多数都在以近得惊人的距离绕其恒星运行。事实上，在这些系外行星中，80%以上都是轨道周期短于50天的行星，这些温暖的世界与它们的恒星之间的距离，最多只有水星与太阳之间距离的一半，有些甚至比一半还近。
到目前为止，在银河系中确认的5000多颗系外行星有着各种各样的类型，有些与太阳系中的行星相似，有些则截然不同。（图/NASA/JPL-Caltech）
对于这些轨道周期较短的系外行星，天文学家已经对它们的形成、演化和构成有了大致的了解。但对于那些有着长轨道周期的系外行星，我们对它们的了解就要模糊得多了。相比之下，长轨道周期行星更加难以探测，因此它们的性质也更加迷雾重重。
现在，根据一项新发表于《天体物理学快报》的研究，长轨道周期行星的清单上又增加了两个新的成员。一个国际天文学家团队在距离地球815光年的邻近恒星TOI-4600周围，发现有两颗长轨道周期行星绕其运行。
这是一个罕见的系统，在这个系统中，距离恒星更近的内侧行星的公转周期为82天，与水星相似；而另一颗外侧行星的公转周期为482天，介于地球和火星轨道之间。
TESS的发现
这一发现是利用凌星系外行星巡天卫星（TESS）所收集的数据得出的。TESS是一项旨在距离我们最近的恒星周围寻找系外行星的天文任务。
TESS监测附近恒星是否有系外行星的迹象的方法是瞄准天空的一片区域，并在30天内连续测量这片区域里的恒星的亮度，之后再转向下一片区域。科学家在梳理测量结果时，会寻找那些可能由行星从其恒星前面经过而引起的亮度下降（即凌星）的信号。
2020年，TESS在北方天空中靠近天龙座的位置捕捉到了一个可能的凌星事件。这颗恒星就是TOI-4600，是一颗K型矮星。当时，研究人员分析了捕捉到的初次凌星事件的详细信息，并试图在多个单次凌星事件中，寻找长轨道周期行星的迹象。因为TESS对天空的每个区域只观测30天，所以天文学家要想找到轨道周期超过一个月的行星，就必须累积观测的数量，才可能获得足够的数据，
在天文学家对TESS数据的其他部分进行搜寻后，他们确认了三次与初次凌星类似的事件。从这四个事件中，他们确定了这是源自于恒星TOI-4600周围的一颗轨道相对较长（约为82天）的系外行星，TOI-4600b。
接着，他们还发现了第五次凌星，但这次事件与之前的那些信号不同步。因此他们猜想：这次凌星是否来自另一颗暂时被TOI-4600遮蔽的恒星？又或者说它可能源自于另一颗绕TOI-4600的轨道运行的行星？
扑朔迷离的凌星事件
2021年，随着新论文的第一作者Ismael Mireles加入研究团队，他们开始继续挖掘TESS观测到的更多数据，以求能够解释最后一次令人困惑的凌星现象。
他们每记录下一个区域的数据，就会查看是否有第二次凌星事件。在前五个区域，他们都没有任何发现。直到去年7月，一些不寻常的迹象吸引了他们的注意。
他们实际上看到的是两个事件：一个是在相同的82天周期中出现的凌星事件，这进一步证实了长轨道周期行星的存在；第二个凌星事件是在前一个事件出现后的964天后发现的。最后两次凌星在深度或变暗的光量上都相似，这表明它们都是由同一个绕着恒星运行的天体产生的，其周期要么是964天，要么是482天。
研究人员通过使用一个模型来模拟一颗行星在两个轨道周期下的样子，得出结论认为，482天的轨道周期更有可能。
为了进一步确认他们已经确定的两颗长轨道周期行星，研究人员使用多个地面望远镜观测这颗恒星。这些观测结果帮助研究团队排除了一些可能造成干扰的情况，比如存在一颗遮挡了主恒星的第二颗恒星。
确认气态巨行星
最后，他们得出结论，恒星TOI-4600确实拥有两颗长轨道周期行星：一颗是温暖的、与木星类似的气态巨行星，TOI-4600b，温度约为74℃，主要由气体和冰混合构成；另一颗是冰冷的，也是迄今为止TESS探测到的轨道周期最长的行星，TOI-4600c，它也是最冷的行星之一，温度约为-82℃。
这两颗行星是一个非常独特的系统，它们填补了介于“热类木星”（温暖的、轨道周期短的行星）和太阳系中温度更低、轨道周期更长的气态巨行星之间的空白。这两颗行星之间的距离与水星和火星之间的距离大致相同，这意味着该系统中可能还存在其他行星。
能够在一个系统中发现两颗这样的巨行星是十分罕见的。这一发现再次体现了TESS在寻找不同的系外行星方面的强大能力。研究人员希望，接下来他们还能找到这个系统中更多的行星。
#创作团队：
原文：Jennifer Chu
排版：雯雯
#参考来源：
https://news.mit.edu/2023/newly-discovered-planet-has-longest-orbit-yet-detected-tess-mission-0830
#图片来源：
封面图&首图：Tedi Vick via MIT News
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