天文学家发现了一颗高度偏心的系外行星

　　近几十年来，对太阳系外行星的研究揭示了一些有趣的现象。天文学家不仅发现了全新类型的行星 —— 超级木星、热木星、超级地球、迷你海王星等，还揭示了太阳系结构和行星动力学的新事物。例如，天文学家已经发现了多个行星系统，这些行星的轨道与我们的太阳系不一致。
　　根据伯尔尼大学领导的一项新研究，一个国际研究小组最近观察到一颗小海王星（TOI - 2257b）围绕一颗距离地球约188.5光年的红矮星旋转。这一发现的有趣之处在于，这颗小小的冰巨星怎么会有这样一个＂偏心＂的轨道，它的长度几乎是它的宽度的两倍！这几乎是水星的2.5倍，这使 TOI-2257 b成为迄今为止发现的最古怪的行星！
　　这项研究是由来自伯尔尼大学空间和可居住性中心（CSH）和国家行星研究能力中心（NCCR）的研究人员组成的 SAINT-EX 联盟的工作。欧洲航天局欧洲空间研究与技术中心（ESTEC）、美国宇航局喷气推进实验室（JPL）、美国宇航局艾姆斯研究中心以及多所大学和研究机构的成员加入了他们的行列。
　　为了他们的研究，该团队依靠的是凌日系外行星调查卫星（TESS）获得的数据，该卫星对红矮星 TOI-2257 进行了4个月的观测，并注意到它的光度反复下降。这就是所谓的凌日法（凌日测光法），在这种方法中，相对于观察者来说，亮度的周期性下降被认为是行星从其面前经过的可能迹象（又名：凌日）。
　　上图：凌日系外行星勘测卫星（TESS）在宇宙中的想象图。
　　然而，这四个月的观测间隔产生了一定的不确定性。虽然，下降表明存在一颗直径为2.2地球半径的系外行星，但尚不清楚这颗行星的轨道周期是176、88、59、44还是35天。因此，该团队将TESS数据与来自凌日系外行星搜索与表征（SAINT-X）、TRAPPIST-North和弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台（FLWO）望远镜的观测数据相结合。
　　特别是，SAINT-EX 望远镜，在见证了 35 天后的部分凌日之后，帮助确认了行星的轨道周期，随后又出现了更多周期为35天的凌日。 又过了35天，SAINT-EX 能够观察到整个凌日，这为我们提供了有关系统特性的更多信息。
　　这35天的周期表明 TOI-2257 b 在其母星的绕太阳宜居带 (HZ) 内运行，这是液态水可以在其表面存在的距离。较短的轨道周期也使研究这颗行星更容易，因为科学家将能够定期观察凌日，从而增加测量来自母星穿过其大气层的光的机会。这就产生了光谱，天文学家可以用它来确定这颗行星大气的化学成分。
　　上图：一幅艺术家绘制的围绕TOI-1233运行的五颗行星的图像，其中四颗是通过由麻省理工学院领导的美国宇航局的凌日系外行星卫星勘测(TESS)发现的。
　　领导这项研究的CSH和NCCR研究员尚奇，在伯尔尼大学最近的一份新闻稿中解释说，关于TOI - 2257 b 轨道的另一个促进因素是它的偏心率：
　　＂我们发现 TOI-2257b 没有圆形的同心轨道。就潜在的宜居性而言，这是个坏消息。虽然这颗行星的平均温度是舒适的，但它的温度从-80 C到大约100 C不等，这取决于行星在轨道上的位置，离恒星是远还是近。＂
　　在我们的太阳系中，水星的轨道是所有行星中最偏心的，评级为 0.25。如果你将它的轨道绘制在二维平面上，一个维度将比另一个维度长 20%。 虽然冥王星的偏心率更大（0.2488），但命名约定的专横使我们无法说它保持着记录（目前）。在偏心率为0.50的情况下，TOI 2257b的轨道沿其面向地球的轴长了50%。
　　天文学家说，一个可能的解释是，潜伏在系外系统中的另一颗巨行星正在扰乱 TOI 2257 b 的轨道。 需要使用径向速度法（又名多普勒光谱法）进行进一步观察，以确定其他系外行星是否围绕这颗恒星运行，正如它们对它的引力影响所表明的那样。 这种方法仍然是最有效的方法之一，并被用于不太可能观测到凌日的地方。
　　上图：韦伯的主镜拦截在太空中穿行的红光和红外光，并将其反射到一个较小的副镜上。然后，副镜引导光线进入科学仪器，并在那里进行记录。
　　TOI 2257 b 的特殊性质，也使其成为詹姆斯韦伯太空望远镜（JWS）后续观测的良好候选者。利用其先进的红外光学套件，JWST将观测凌日系外行星的光谱，并表征它们的大气层。当JWST开始收集光线时，那些具有良好透射光谱度量（TSM）的行星将优先考虑，而TOI-2257 b 是最具吸引力的亚海王星目标之一！
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