由蒙特利尔大学 (UdeM)特罗蒂尔系外行星研究所的天文学家领导的大型国际团队今天在《自然》杂志上宣布，在附近的一颗小恒星周围发现了一个
由蒙特利尔大学 (UdeM)特罗蒂尔系外行星研究所的天文学家领导的大型国际团队今天在《自然》杂志上宣布，在附近的一颗小恒星周围发现了一个新的温带世界。
这颗行星名为 LP 791-18 d，其半径和质量与地球一致。对这颗系外行星和同一系统中的另一颗行星的观测表明，LP 791-18 d 可能覆盖着类似于木星卫星 Io 的火山，这是我们太阳系中火山活动最活跃的天体。
“这颗系外行星的发现是一个非凡的发现，” UdeM 物理系的Björn Benneke教授说。“LP 791-18 d 与地球的相似性以及可检测到的地质活动和火山活动的前景使其成为更好地了解地球世界如何形成和演化的关键对象。”
由于这颗恒星的体积非常小——只比木星大一点——使用詹姆斯·韦伯太空望远镜应该可以探测到这颗系外行星的大气层，如果它有的话。
多行星系统中的新陆地世界
这颗行星的发现是由特罗蒂尔研究所本内克团队的研究生梅林·彼得森领导的。它是使用美国宇航局斯皮策太空望远镜和凌日系外行星勘测卫星 (TESS) 以及世界各地的一系列地面天文台的数据发现和研究的。
LP 791-18 d 围绕一颗位于南星座环形山约 86 光年外的小红矮星运行。当行星从其盘前经过时，斯皮策望远镜看到恒星的红外光略微变暗，这种现象称为凌日。2019 年 10 月对该系统的观测是斯皮策望远镜退役前收集的最后一批观测结果之一。
Benneke 的团队使用这些数据确定这颗行星的大小实际上与地球相同。系外行星 LP 791-18 d 的轨道周期仅为 2.8 天，距离其主星非常近。然而，这颗恒星比我们的太阳小得多，也没有太阳那么亮。因此，LP-791-18 d 的温度仅略高于地球。
自 2019 年 TESS 卫星探测到行星 LP 791-18 b 和 c 以来，天文学家已经知道该系统中的另外两个世界。b 行星比地球大约 20%，绕其恒星旋转一周不到一天，而 c 行星的大小约为地球的 2.5 倍，周期约为 5 天。因此，新发现的系外行星 d 是系外行星家族中最小的，其轨道位于行星 b 和 c 之间，距离恒星的中间距离。
强烈的火山活动
通过精确跟踪行星的运动，该团队意识到行星 c 和 d 在追踪它们的轨道时彼此非常接近。在它们最近的时候，它们之间的距离只有 150 万公里，比火星和地球之间的距离还要近 33 倍。行星之间的每一个近距离通道都会对行星 d 产生引力牵引，使其轨道变得不那么圆而更椭圆。沿着这条椭圆路径，d 行星每绕恒星一圈都会轻微变形。天文学家计算出，这种变形会在行星内部产生大量热量，需要通过强烈的火山活动将其输送到地表。由于这种称为潮汐加热的现象，LP 791-18 d 很可能覆盖着火山。
UdeM 博士Caroline Piaulet解释说：“地球上潮汐加热产生的显着摩擦导致其内部在相当大的程度上加热，最终使地下岩浆海洋得以存在。” 参与发现的学生。“在我们的太阳系中，我们知道木星的卫星 Io 以类似的方式受到木星及其其他卫星的影响，这个世界是我们所知道的火山最多的世界。”
行星 d 位于温带(或“宜居”)带的内边缘，这是科学家假设行星表面可能存在液态水的传统恒星距离范围。如果这颗行星像 UdeM 团队怀疑的那样具有地质活跃性，它就可以维持大气层。如果条件合适，地球夜间的温度甚至可以降到足以让水在地表凝结的程度。
测量行星的质量
行星 c 和 d 的距离也有助于科学家测量它们的质量。当 Benneke 带着这一发现接近时，TESS后续观测计划的许多成员将他们的地面望远镜转向 LP 791-18 系统，使他们能够收集对行星 c 和 d 的 67 次凌日的观测。
在这些数据中，UdeM 的团队能够检测到凌日时间的变化，这些变化是由行星彼此施加的引力牵引引起的行星凌日的确切时间略有不同。
“这项技术使我们能够仅使用凌日数据来估算行星 c 和 d 的质量，”Piaulet 解释说。“通过将这些信息与行星的大小相结合——这些信息很容易从相同的数据中获得——我们可以估计行星的密度，从而了解它们的组成和性质。”
将这些值与行星内部模型进行比较，天文学家因此能够确定新发现的行星的质量与地球相当。因此，它的密度也与像地球这样的岩石成分一致。c 行星的质量约为地球的 7 倍，可能保留了大量的气体或较轻的物质，类似于海王星的成分。
“对分析大气至关重要”
作为加拿大NEAT 计划的一部分，该系统中最大的行星 c 已获准在韦伯望远镜上进行时间观测，该计划致力于研究系外行星。Pierre-Alexis Roy，另一位博士。UdeM Benneke 团队的学生将负责分析这些观察结果。“精确限制行星 c 的质量对于分析我们期望在这个迷你海王星上发现的大量大气至关重要”，他解释道。
在未来，恒星的小尺寸甚至可以探测到新发现的行星 d 上范围更小的大气层。科学家们预计 d 行星上可能存在类似地球、金星或土星卫星土卫六的大气层。这个系统代表了一个无与伦比的机会来了解更多关于小型岩石行星的信息，就像 TRAPPIST-1 系统一样，它拥有七颗地球大小的行星，并且已经被韦伯仔细审查。因此它是韦伯下一步的主要目标这几年代表了与 TRAPPIST-1 系统类似的机会，该系统拥有七颗地球大小的行星。
“这个系统为天文学家提供了一个宝贵的实验室，用于测试与类地行星形成和演化有关的各种假设，”Benneke 说。前所未有的机会不仅可以推进天文学，还可以推进许多其他科学领域，特别是地质学、行星科学、大气科学，可能还有天体生物学。”
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