地球大小的世界被发现围绕着一颗距离我们仅22光年的恒星运行。

在22光年之外,围绕着一颗小红矮星运行,一个小小的世界已被美国科学家证实为离我们太阳系最近的已知地球大小的世界。

它被称为LTT 1445 Ac,是一颗系外行星,质量约为地球的1.37倍,半径是地球的1.07倍。

虽然不幸的是,它对生命来说太热了,但它与我们的家园的相似性使它成为地球的类似物——一个与我们自己的世界如此接近的世界,我们可以用它来研究行星是如何演化的,以及是什么让一个类似地球的世界与另一个世界如此不同。

LTT 1445 Ac于2021年首次使用TESS系外行星狩猎望远镜的数据被识别出来,但观测它存在一些困难,这意味着天文学家无法确定它的特性。

这颗系外行星生活在一个不寻常的系统中:它绕行的恒星是三颗恒星之一,在三位一体系统中受到引力束缚。

我们通过寻找主星光线的变化来寻找和研究系外行星;但是在恒星系统中,恒星伴星也会对其他恒星的光产生影响。尽管 22 光年相对较近,但地球大小的世界是一件非常小的事情。

系外行星绕轨道运行时恒星光线变化的图表。(J. Winn,arXiv,2014 年)

要了解系外行星的特性,理想情况下需要两种类型的测量。首先是凌日数据:当一颗轨道系外行星从我们和恒星之间经过时,星光的微小下降。

第二个是径向速度数据;它通过记录星光波长的变化来测量系外行星的引力对恒星的拉扯量,因为它非常非常微小地在现场摇晃。

凌日数据告诉我们系外行星的半径,这可以根据恒星在凌日期间变暗的光量来计算。径向速度数据告诉我们系外行星的质量。

总之,半径和质量可以结合起来告诉我们系外行星的密度——从中,我们可以很好地估计系外行星是由什么组成的。

低密度意味着大量的大气层,就像气态巨行星一样。较高的密度意味着岩石成分,如地球,金星,火星.

TESS使用凌日法探测行星,但LTT 1445 Ac上的TESS数据分辨率很差,因此很难判断这种变暗是整个行星遮蔽星光的结果,还是只是行星的一部分“掠过”太阳的圆盘。

使用径向速度数据确认了系外行星的存在。但为了更好地了解世界的属性,需要更高分辨率的过境数据。

动画显示了如何测量径向速度,这是行星影响其恒星光线的方式之一。(艾丽莎·奥伯塔斯(Alysa Obertas)/维基共享资源, CC BY-SA 4.0)

这就是哈勃太空望远镜的用武之地。使用哈勃望远镜的宽视场相机3,由哈佛大学和史密森尼天体物理中心的天体物理学家艾米丽·帕斯(Emily Pass)领导的团队对LTT 1445系统进行了观测,寻找LTT 1445 Ac的凌日。

系统中星光的一些下降是三颗恒星相互作用的结果;TESS数据的一些不确定性是这些相互作用的结果。但是该团队能够记录到这颗系外行星穿过恒星表面 - 有了这个,Pass和她的同事们能够获得LTT 1445 Ac直径的高分辨率测量值。

有了半径和质量,研究人员能够确定世界的密度为每立方厘米5.9克。地球的密度为每立方厘米 5.51 克。这表明LTT 1445 Ac可能是一颗在大小和组成上非常接近地球的岩石系外行星。

两种不同的过境方式。底部过境称为掠过境,其测量结果较差。哈勃能够区分凌日不是在掠食。(美国宇航局、欧洲航天局、E. Wheatley/STScI)

现在,世界不太可能像我们所知的那样拥有生命。它的主星是一颗红矮星,它比太阳更冷、更暗,但这颗系外行星的轨道周期为只需 3.12 天,这意味着它的温度约为 260 摄氏度(500 华氏度)。

然而,获得清晰的过境数据的能力意味着我们有很好的机会窥视它的大气层。

进一步描述系外行星的特征可以帮助我们了解类地世界如何在其他系统结构中形成和演化,这反过来又可以帮助科学家弄清楚我们银河系其他地方出现生命的可能性。

“凌日行星是令人兴奋的,因为我们可以通过光谱学来表征它们的大气层,不仅用哈勃望远镜,而且用詹姆斯韦伯太空望远镜。帕斯 说.

“我们的测量很重要,因为它告诉我们这可能是一个非常接近的类地行星。我们期待着后续的观测,这将使我们能够更好地了解其他恒星周围行星的多样性。

该研究已发表在天文学杂志.

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