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兩名高中生“中了大獎”,他們發現四顆行星繞一顆類日恆星運行

兩名年僅16歲和18歲的高中生在這顆已知最明亮的類日恆星周圍發現了四顆新的系外行星,並與人合著了一篇論文發表在《天文學雜誌》上。

圖註:一位藝術家繪製的繞著TOI-1233繞行的五顆行星的渲染圖,其中四顆是使用由麻省理工學院領導的NASA任務,即淩日外行星勘測衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱TESS)發現的。
這是一項罕見的成就,他們的導師坦蘇·戴蘭(Tansu Daylan)稱茉莉花·賴特(Jasmine Wright,18歲)和卡蒂克·平萊(Kartik Pinglé,16歲)“中了大獎”,哈佛和史密森天體物理中心(Center for Astrophysics,Harvard&Smithsonian)支付了他們每週4小時的工作報酬,作為其學生研究指導計畫(SRMP)的一部分。
賴特(Wright)和平萊(Pinglé)發現了一顆名為TOI-1233的恆星周圍的行星,這是已知最亮的恆星,其大小和溫度與我們自己的太陽相似,距離太陽系約200光年,位於南半球的半人馬座。這顆恆星也被稱為hd108236,在這之前已經知道有一顆系外行星繞hd108236運行。

隨著這一發現,這顆恆星成為已知的擁有四顆或更多過境系外行星的最明亮的類太陽恆星。它將成為美國宇航局即將推出的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)的理想觀察目標。
年輕的天文學家們使用了來自美國宇航局(NASA)的淩日外行星勘測衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱TESS)的數據,這是一個通過記錄恆星亮度下降來尋找系外行星的空間望遠鏡。他們還使用了地面望遠鏡的數據。
平萊(Pinglé)說:“我們希望看到光照隨時間的變化。這種想法是,如果行星越過恆星,或從恆星前面經過,就會(週期性地)遮住恆星並降低其亮度。

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從淩日外行星勘測衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱TESS)的角度來看,亮度輕微的下降是一個行星可能正在穿過它的宿主恆星的跡象。
“我非常興奮和震驚,”賴特(Wright)說,他們發現四顆行星圍繞一顆名為TOI-1233的恆星運行。“我們知道這是我們的目標……但要真正找到一個多行星系統,並成為探索團隊的一員,真的很酷。”
圍繞TOI-1233運行的行星包括一個岩石“超級地球”,繞宿主恆星運行時間不到4天,以及三個類似海王星的氣態行星,繞宿主恆星分別運行時間為6天、14天和19.5天。

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因此,它們的平均表面溫度在371°C(700°F)到815.6°C(1500°F)之間,不太可能有生命存在,儘管它們的快速軌道意味著更多的淩日,因此宿主恆星的亮度會下降。這意味著天文學家有更多的機會來研究穿過系外行星大氣層的光線。
最近,一個研究小組利用具有特徵的系外行星衛星(CHEOPS)證實了第五顆行星的存在,這顆行星繞恆星運行需要29天。

有可能在離TOI-1233更遠的地方有岩石行星,可能在它的“宜居帶”內,那裡可能有液態水。人們還希望,圍繞TOI-1233的發現將有助於天文學家更好地瞭解行星形成和演化的基本過程。
賴特(Wright)和平萊(Pinglé)的導師坦蘇·戴蘭(Tansu Daylan)是麻省理工學院(MIT)卡夫利天體物理和空間研究所的博士後說:“有了多行星系統,你就有點中獎了。在描述類日恆星周圍的行星大氣特徵時,這可能是我們所能找到的最好的目標之一。”
這些行星起源於同一顆恆星周圍的同一個物質盤,但由於軌道不同,它們最終成為不同的行星,擁有不同的大氣層和不同的氣候。

SRMP旨在將對研究感興趣的高中生與哈佛和麻省理工學院的科學家建立聯繫,每年接收大約12名學生,優先考慮的是全美少數民族。一旦被錄取,學生們就和導師一起進行為期一年的研究項目。
毫不奇怪,這兩個學生都準備從事天文學。賴特(Wright)剛剛被蘇格蘭愛丁堡大學(University of Edinburgh,Scotland)的一個為期五年的天體物理學碩士課程錄取,而高三學生平萊(Pinglé)計畫在畢業後學習應用數學或天體物理學。

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