一个艺术家的10个热木星世界的印象出现在最大的系外行星大气光谱目录中。科学家说，这些行星的多云大气可能隐藏了水的信号。热木星在它们的星系中经常是孤独的。(图片鸣谢:NASA/ESA)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Sharmila Kuthunur）：类似木星的系外行星非常靠近它们的母恒星，长期以来被认为在它们的宇宙邻居中没有朋友。一项新的研究表明，事实上，它们中的许多可能有行星伴侣。
天文学家认为，大多数热木星，即至少与木星一样大，但在10天或更短时间内绕其恒星一周的系外行星，以及它们的堂兄弟，在10天内绕其恒星一周的暖木星，都是其恒星系统中的孤独居民。天文学家认为，这些气体巨星形成并向其恒星迁移后，其巨大的引力将其他行星抛出了星系。直到最近，观察支持这一理论。
但是这项新的研究分析了美国宇航局开普勒太空望远镜的数据，发现12%的已知热木星和高达70%的暖木星，事实上可能有邻近的行星伴星。
“热木星并不像我们想象的那样孤独，”印第安纳大学布鲁明顿分校的天文学教授、这项新研究的作者王松虎上周在新墨西哥州阿尔伯克基举行的美国天文学会第242次会议上说，并在网上公布。“在同一个系统中，附近是否存在其他同伴，提供了暗示它们形成历史的最基本属性。”
在过去的三十年里，科学家们一直在炎热和温暖的木星附近寻找行星伴星。他们使用现已退役的开普勒飞船和美国宇航局的另一个系外行星猎人，凌日系外行星调查卫星(TESS)的数据，从飞船的角度看，寻找当一颗行星“凌日”到恒星盘面前并短暂遮挡部分光线时产生的恒星亮度下降。
王说，虽然这种方法对于寻找行星来说非常好，但它不能揭示更多关于较小的系外行星，并且不以航天器可以观察它们凌日的方式排列，这可能是为什么以前的研究大多没有探测到热木星附近的同伴。
因此，为了发现这些看不见的邻居，王和他的团队没有关注凌日，而是研究了这些附近世界的引力如何影响高温和高温木星的轨道速度。王说，这种方法被称为凌日变化，或TTV，不需要一颗伴星在望远镜前过境，允许天文学家探测靠近热木星的世界，这种方法无法发现。
在开普勒的数据中，王的团队研究了101颗木星大小的行星，并探测到了其中16颗来自附近同伴的TTV信号。两个信号来自被称为开普勒-412 b和开普勒-1976 b的热木星附近的世界。
开普勒-412 b是一颗巨大的气态系外行星，于2014年发现，距离地球约3500光年，位于银河系内天琴座的边界。它的重量相当于木星，在270万英里(430万公里)的距离上绕其主星运行一周需要1.7天。另一方面，今年发现的开普勒-1976 b每五天绕其恒星运行一周，距离约为520万英里(830万公里)。相比之下，水星平均距离太阳3600万英里(5800万公里)。
研究人员在新的研究中写道，检测到的16个TTV信号中的其余14个暗示了温暖的木星附近的行星，但研究中检测到的信号都无法揭示轨道同伴的具体信息，如它们的大小或质量。
25年来，热木星和暖木星究竟是如何演化到它们围绕宿主恒星的短周期轨道的，一直是一个悬而未决的问题。一个领先的理论认为，热木星形成于远离其主星的高度椭圆形轨道上，随着时间的推移，这些轨道收缩成紧密的圆形路径。在这个过程中，气体巨星向它们的母星迁移。在途中，这些巨行星与其他行星发生引力相互作用，几乎将它们踢出了自己的星系。这样，他们很快就变成了今天看到的孤独世界。
第二种较少被引用的理论认为，热木星形成于恒星盘的外部区域，但以一种更和平的方式向内迁移，这使得它们能够与附近的其他行星同伴共存。到目前为止，天文学家只找到了少数这样的系统来支持这一理论。
在这项新的研究中，王和他的合作者提出了一个“统一的框架”，将两种理论结合起来。根据这项研究，大约12%的气态巨行星与其他行星一起形成在恒星系统中，但没有与它们的行星邻居发生强烈的引力相互作用，这可以解释少数被检测到的热木星及其附近的同伴，而其余88%的行星将从它们的系统中剥离其他行星，支持开普勒和TESS的观察。
王在上周的新闻发布会上说，虽然科学家们仍然没有完全理解热木星如何向内迁移，但它们周围邻居世界的存在有力地证明了并非所有热木星都像以前认为的那样有暴力历史。
这项新的研究发表在三月份的《天文杂志》上。
TESS发现土星大小的系外行星TOI
TOI-4994在30（上）、10（中）和2（下）分钟节奏下的TESS光曲线，结合了6个不同的扇区。来源：uux.cn/Rodriguez等人，2024。（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（Tomasz Nowakowski）：利用美国国家航空航天局的凌日系外行星勘测卫星（TESS），一个国际天文学家团队探测到一颗围绕一颗遥远恒星运行的新系外行星。这个新发现的外星世界被命名为TOI-4994b，它很温暖，比土星稍小。这一发现发表在12月3日预打印服务器arXiv上的一篇研究论文中。迄今为止，TESS已经确定了7300多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，或TOI），其中571颗已被确认。自2018年4月发射以来，该卫星一直在对太阳附近约20万颗最亮的恒星进行调查，目的是寻找凌日系外行星，从小型岩石世界到气态巨星。现在，由马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的Romy Rodriguez领导的一组天文学家证实了TESS监测到的另一个TOI。他们在TOI-4994的光曲线中发现了一个凌日信号，这是一颗与太阳大小和质量相当的G型恒星，距离约1079光年。该信号的行星性质得到了使用地面望远镜（包括Las Cumbres天文台全球望远镜（LCOGT））的后续观测的证实。研究人员解释说：“在TESS的第12区首次检测到一个周期为21.5天的凌日信号，随后通过地面的后续光度测定得到了证实。”。这颗新发现的行星的半径约为0.76木星半径，其质量估计为0.28木星质量，其密度与土星相似，为0.78 g/cm3。TOI-4994b每21.5天绕其宿主运行一次，距离宿主0.15天文单位，其平衡温度约为717.6 K。因此，TOI-4994b的性质与土星相似，可以归类为温暖的土星系外行星。一般来说，已知的温暖土星的数量仍然相对较少，因为迄今为止发现的这类行星不到20颗，这使得TOI-4994 b成为该样本的有价值的补充。该论文的作者指出，TOI-4994 b的性质也表明，其历史是由行星间的散射和可能的合并形成的。然而，为了证实这一点，还需要进一步的观察。他们补充说，这颗行星是后续恒星倾角测量的良好候选者。当谈到母恒星TOI-4994（也称为TIC 277128619）时，它的半径约为1.05太阳半径，而它的质量与太阳相当。这颗恒星估计有63亿年的历史，有效温度为5640 K，金属丰度为0.165 dex。
有“尾巴”的系外行星WASP
艺术家的概念描绘了新的研究，扩大了我们对系外行星WASP-69b“尾巴”的理解。图像：uux.cn美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/R.赫特（IPAC）（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（切尔西·戈德）：WASP-69b正在慢慢失去大气层，因为随着时间的推移，该行星外层大气中的轻氢和氦粒子会逃离该行星。但是这些气体粒子并没有在行星周围均匀地逃逸，而是被来自行星恒星的恒星风扫入气体尾部。像WASP-69b这样的热木星是超热的气体巨星，它们紧紧围绕着宿主恒星运行。当来自恒星的辐射加热行星的外层大气时，行星会经历光蒸发，这是一个过程，其中氢气和氦气等轻质气体被这种辐射加热并向外发射到太空中。本质上，WASP-69b的恒星会随着时间的推移从行星的外层大气中剥离气体。更重要的是，一种叫做恒星风的东西可以将这种逃逸的气体塑造成系外行星的尾部。恒星风是一股连续的带电粒子流，从恒星的外层大气或日冕向外流入太空。在地球上，太阳的恒星风与地球的磁场相互作用，可以产生像北极光这样美丽的极光。在WASP-69b上，来自其主恒星的恒星风实际上塑造了从行星外层大气中逸出的气体。因此，加州大学洛杉矶分校的天体物理学家、主要作者达科塔·泰勒将这条气态尾巴比作彗星的尾巴，而不是气体在行星周围均匀地逃逸，“强烈的恒星风可以在行星后面的尾巴上雕刻出外流”。然而，由于这条尾巴是由恒星风造成的，这意味着它会发生变化。泰勒说：“如果恒星风逐渐减弱，那么你可以想象这颗行星仍在失去一些大气层，但它并没有形成尾部。”他补充说，如果没有恒星风，从行星四面八方逃逸的气体将是球形和对称的。“但如果你加大恒星风的力度，大气层就会被雕刻成一条尾巴。”泰勒将这一过程比作微风中吹的风袋，当风刮起并充满空气时，风袋会形成更结构化的形状。Tyler和他的研究小组在WASP-69b上观察到的尾巴延伸了地球半径的7.5倍以上，即超过350000英里。但尾巴可能更长。研究小组不得不在尾巴信号消失之前结束望远镜的观测，因此这次测量是当时尾巴真实长度的下限。然而，请记住，由于尾部受到恒星风的影响，恒星风的变化可能会随着时间的推移改变尾部的大小和形状。此外，恒星风的变化会影响尾巴的大小和形状，但由于尾巴在星光照射下是可见的，恒星活动的变化也会影响尾巴观测。系外行星的尾巴仍然有点神秘，尤其是因为它们会发生变化。对系外行星尾部的研究可以帮助科学家更好地了解这些尾部是如何形成的，以及恒星和行星大气之间不断变化的关系。此外，由于这些系外行星尾部是由恒星活动形成的，它们可以作为恒星随时间变化行为的指标。这可能对科学家们有所帮助，因为他们试图更多地了解恒星的恒星风，而不是我们最了解的恒星，即我们自己的太阳。WASP-69b正在损失大量天然气，每秒约20万吨。但它正在非常缓慢地失去这种气态大气——事实上，速度如此之慢，以至于这颗行星没有被完全剥离或消失的危险。一般来说，每十亿年，这颗行星都会失去相当于地球质量的物质。WASP-69b所在的太阳系大约有70亿年的历史，所以即使大气损失的速度会随着时间的推移而变化，你也可以估计这颗行星在这段时间内损失了相当于7个地球（质量）的气体。2024年1月，由加州大学洛杉矶分校的达科塔·泰勒领导的一个科学家团队在《天体物理学杂志》上发表了一篇关于他们的发现的论文，题为“WASP-69b的逃逸包络被限制在至少7 Rp的尾部”。这篇论文中描述的观测结果是由Keck/NIRSPEC进行的（NIRSPEC是为Keck II设计的光谱仪）。
