澎湃新聞?dòng)浾?虞涵棋
在最近舉行的美國(guó)天文學(xué)年會(huì)上，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）“秀”的不僅有新一代主力系外行星探測(cè)器“苔絲”（TESS），還有兩名高中生。他們分別參與了“苔絲”發(fā)現(xiàn)首顆類(lèi)地大小的宜居帶行星和首顆存在雙日系統(tǒng)中的行星。
“苔絲”全稱(chēng)“凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星”，于2018年4月發(fā)射升空，旨在“接棒”開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡成為行星獵手。具體而言，“苔絲”通過(guò)檢測(cè)恒星亮度隨時(shí)間變化的光曲線(xiàn)來(lái)尋找行星。一旦出現(xiàn)“凌日”現(xiàn)象，即當(dāng)行星掠過(guò)恒星表面時(shí)，恒星的亮度就會(huì)像發(fā)生日食一樣有所下降。
原理很直觀(guān)，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡就用這種方法找到了4000余顆系外行星。但在實(shí)際操作中，依然會(huì)出現(xiàn)困難和誤判。令人驚喜的是，高中學(xué)生就能在NASA的研究團(tuán)隊(duì)里幫助解決這些問(wèn)題。
雙日輝映
沃爾夫·庫(kù)克爾（Wolf Cukier）剛剛在紐約斯卡斯戴爾高中讀完高三，進(jìn)入NASA著名的戈達(dá)德飛行中心進(jìn)行暑期實(shí)習(xí)。
他查看了此前被志愿者們標(biāo)記為“日食雙星系統(tǒng)”的所有數(shù)據(jù)。這是一種兩顆恒星圍繞彼此旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，從觀(guān)測(cè)角度看會(huì)互相遮蓋。
在雙日系統(tǒng)里尋找行星可比在單日系統(tǒng)里難。在兩顆恒星的影響下，行星的凌日現(xiàn)象并不規(guī)律，此外，“苔絲”很難發(fā)現(xiàn)行星掠過(guò)小一點(diǎn)的那顆恒星。
這是一類(lèi)目前的計(jì)算機(jī)算法不太擅長(zhǎng)的信號(hào)，反而是人眼更容易尋找蛛絲馬跡。因此，像庫(kù)克爾這樣的實(shí)習(xí)生需要逐個(gè)排查數(shù)據(jù)。
實(shí)習(xí)剛開(kāi)始3天左右，庫(kù)克爾就發(fā)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)記為T(mén)OI 1338的雙日系統(tǒng)里存在不尋常的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)乍看像是小恒星遮蓋大恒星造成的日食，但出現(xiàn)的時(shí)機(jī)不對(duì)。他反應(yīng)過(guò)來(lái)，這其實(shí)是一顆行星。
TOI 1338雙日系統(tǒng)
最終證實(shí)，這顆TOI 1338 b距離地球1300光年，比地球大6.9倍，介于海王星和土星之間。它的兩顆“太陽(yáng)”，一顆比我們的太陽(yáng)大上10%，另一顆則更冷更暗，只有太陽(yáng)質(zhì)量的三分之一。
溫度宜居
“苔絲”在工作第一年就發(fā)現(xiàn)了100光年外的恒星TOI 700，并捕捉到它的三顆行星的多次凌日?？茖W(xué)家們一開(kāi)始認(rèn)為它與我們的太陽(yáng)大體類(lèi)似。
然而，高中生阿爾頓·斯賓塞（Alton Spencer）和幾個(gè)研究人員一起發(fā)現(xiàn)這是個(gè)誤判。TOI 700實(shí)際上一顆更小更冷的恒星，質(zhì)量和大小大約只有太陽(yáng)的40%，表面溫度也只有太陽(yáng)的一半。
修正了參數(shù)之后，它的三顆行星的體積和溫度就相應(yīng)地大幅下調(diào)?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，最外圍的第三顆行星TOI 700 d一下子掉到了宜居帶內(nèi)，也就是說(shuō)，溫度允許其上面存在液態(tài)水。
TOI 700和三顆行星
具體而言，它要比地球的體積大上20%，公轉(zhuǎn)周期為37天，從恒星那里接收到的能量要比地球從太陽(yáng)接收到的少14%。
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