天文学家在NASA开普勒最后几天的观测中发现了行星

一组天体物理学家和公民科学家已经确定了可能是宇航局退役的开普勒太空望远镜在其近十年的任务中观测到的最后几颗行星。

这三颗系外行星——我们太阳系之外的世界——都介于地球和海王星之间，并且紧密围绕着它们的恒星运行。

“在开普勒观测的宏伟计划中，这些都是相当普通的行星，”威斯康星大学麦迪逊分校的一名大四学生 Elyse Incha 说。“但它们令人兴奋，因为开普勒在其最后几天的运行中观察到了它们。它展示了开普勒在行星搜寻方面的出色表现，即使是在其生命的尽头。”

一篇 关于 Incha 领导的行星三重奏的论文 发表在 2023 年 5 月 30 日的皇家天文学会月刊上。

开普勒 于 2009 年 3 月发射 。该任务的最初目标是持续监测北方星座天鹅座和天琴座的一片天空。这段长时间的观测使卫星能够追踪行星在其恒星前方穿过所引起的恒星亮度变化，这些事件称为凌日。

四年后，该望远镜观测了超过 150,000 颗恒星，并确定了数千颗潜在的系外行星。这是国家航空航天局 (NASA) 首次在其恒星宜居带内发现 一个地球大小的行星的任务 ，宜居带是行星表面可能存在液态水的距离范围。

2014 年，航天器出现机械故障，导致观测暂时停止。开普勒团队设计了一个修复程序，使其能够恢复运行，大约每三个月切换一次视野，这段时间称为活动。这项 名为 K2 的新任务又持续了四年，调查了超过 500,000 颗恒星。

当开普勒 于 2018 年 10 月退役 时，它帮助发现了 2,600 多颗已确认的系外行星和更多候选行星。

K2 的最后一次活动，第 19 次，只持续了一个月。随着航天器开始耗尽姿态控制燃料，它无法保持其位置足够长的时间来收集有用的观测数据。最后，天文学家只有大约 7 天的 Campaign 19 高质量数据。

Incha 和她的团队与 Visual Survey Group( 公民科学家 和专业天文学家之间的合作)合作，扫描该数据集以寻找系外行星。公民科学家们在 Campaign 19 的所有光变曲线上寻找凌日世界的信号，这些光变曲线记录了被监测的恒星是如何变亮或变暗的。

“人们进行视觉调查——用眼睛查看数据——可以发现光变曲线中的新模式，并找到自动搜索难以检测到的单个物体。甚至我们也无法捕捉到它们，”前海军军官兼视觉测量小组成员汤姆雅各布斯说。“我已经目测了三遍完整的K2观测资料，仍有新发现等待被发现。”

雅各布斯和其他人在高质量数据集中为三个候选行星中的每一个都找到了一次凌日，每一个都围绕着不同的恒星运行。

在最初发现之后，Incha 和她的团队还回头查看了 Campaign 19 其余部分的质量较低的数据，并从视觉搜索中标记的三颗星中的两颗中分别发现了一次凌日。

“这两个候选行星的第二次凌日帮助我们证实了他们的发现，”剑桥麻省理工学院 (MIT) 卡夫利天体物理与空间研究所物理学助理教授安德鲁·范德伯格说。“以前没有人在这个数据集中发现过行星，但我们的合作找到了三个。我们真的在推翻开普勒最近几天、最后几分钟收集的观测资料。”

利用凌日信息，Incha 和她的团队计算出了行星的潜在大小和轨道周期。最小的行星 K2-416 b 大约是地球大小的 2.6 倍，大约每 13 天绕其红矮星运行一次。K2-417 b 的大小刚好是地球的三倍多，它也围绕一颗红矮星运行，但每 6.5 天完成一次轨道运行。最后一颗未经证实的行星，EPIC 246251988 b，几乎是地球大小的四倍，并在大约 10 天内围绕其类太阳恒星运行。(前两颗行星的名字取自任务的 K2 时代，最后一颗行星的名字来自 K2 场中恒星的黄道面输入目录 (EPIC)。)

宇航局于 2018 年 4 月发射的凌日系外行星测量卫星 (TESS) 也使用凌日法，一次测量大片天空。2021 年 8 月和 9 月期间，TESS 观测了包含三颗新开普勒行星的空间。天文学家能够检测到 K2-417 b 的另外两次潜在凌日现象。

“在很多方面，开普勒将寻找行星的火炬传递给了 TESS，” 马里兰州格林贝尔特宇航局戈达德太空飞行中心的 TESS 项目科学家 Knicole Colón 说 ，他从事开普勒任务多年。“开普勒的数据集仍然是天文学家的宝库，TESS 帮助我们对它的发现有了新的认识。”

宇航局 位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心为宇航局科学任务理事会管理开普勒和 K2 任务。宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室负责管理开普勒任务的开发。位于科罗拉多州博尔德的 Ball Aerospace & Technologies Corporation 在位于博尔德的科罗拉多大学大气和空间物理实验室的支持下运营飞行系统。

TESS 是由麻省理工学院领导和运营并由戈达德管理的 NASA 天体物理学探索者任务。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的 Northrop Grumman;宇航局艾姆斯;天体物理中心| 位于马萨诸塞州剑桥市的哈佛与史密森尼学会;麻省理工学院林肯实验室;和巴尔的摩太空望远镜科学研究所。全球有十几所大学、研究机构和天文台参与了这项任务。