2022年8月26日 星期五

完全被海洋覆蓋的系外行星 TOI-1452 b

由 Montréal大學系外行星研究所(Institute for Research on Exoplanets, iREx)Charles Cadieux所領導的國際研究團隊,發現了一顆環繞雙星系統的系外行星 TOI-1452 b,其很能是一顆表面完全被深邃海洋所覆蓋的「海洋行星」。

可能完全被深海覆蓋的系外行星TOI-1452 b想像圖 ©Benoit Gougeon, Universityité de Montréal  


TOI-1452 b屬於超級地球,位於天龍座,距離地球約 100光年,質量為地球的4.8±1.3倍,半徑約 1.67±0.07 倍。它以11.1天的周期環繞一組M型雙星而行,軌道半徑僅0.061 AU。不過 TOI-1452的主星表面溫度僅 3,185±50 K,所以估計 TOI-1452 b的表面溫度大約在 326±7 K,表面很可能是完全被深厚的液態水海洋包覆。 

研究人員從NASA的 TESS巡天資料中找到TOI-1452 b,再透過 Mont-Mégantic天文臺(OMM)望遠鏡與PESTO相機進行進一步的亮度觀測。由於 TOI-1452是由兩顆大小相近的恆星組成,相距僅 97 AU,大約為冥王星軌道的2.5倍距離,所以需要PESTO的高解析力來進行凌日時的亮度曲線觀測,推算出 TOI-1452 b的半徑。

下一步則是透過安裝在夏威夷加法夏望遠鏡(CFHT)的 SPIRou紅外光譜儀進行觀測,它特別適合用於觀測主要輻射落在紅外波段的小質量恆星,不過還是用了50多小時的時間才得到其光譜資料,並透過沿徑速度推算出TOI-1452 b的質量。 

根據 TOI-1452 b的質量和半徑,天文學家推算出其密度約為 5.6(+1.8, -1.6) g/cm3。它像地球一樣是岩質行星,但可能和地球很不相同。地球基本上是一顆非常乾燥的行星,雖然有藍色星球之稱,表面也有約70%是海洋,但水只佔了總質量不到 1%。

近年來發現了許多體積介於地球和海王星(半徑為地球 3.8倍)的系外行星,其中某些的密度很低,極可能很大比例是由像水這樣的物質所組成,這些行星被稱為「海洋行星」。

從半徑、質量、密度等種種條件看來,TOI-1452 b是目前所知最有可能的海洋行星之一,水可能占整顆行星質量的30%。

與不同組成模型繪製的曲線擬合,TOI-1452b與岩石組成、水佔質量25%、0.1%的H-He大氣所構成的行星一致(綠色為1σ、2σ輪廓)。©Charles Cadieux et al.

TOI-1452 b也是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(JWST)的理想觀測候選者之一,它是少數已知表現明顯海洋行星特徵的系外行星之一,而且離地球夠近,天文學家可以透過對其大氣層的研究來進一步瞭解它。

The Astronomical Journal

DOI 10.3847/1538-3881/ac7cea

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