哈伯揭開類地系外行星LTT 1445Ac的秘密:直徑是地球的1.07倍
哈伯望遠鏡證實了類地系外行星LTT 1445Ac的大小,為了解其成分和進一步研究其大氣層提供了新的視角。鄰近恆星周圍的許多行星都無法直接看到。相反,當它們暫時經過母恆星前方時才會被發現,這種情況被稱為凌日。在凌日過程中,它們會遮擋住恆星發出的一點光線,基本上就是給地球觀測者投下了一個陰影。
美國國家航空暨太空總署的哈伯望遠鏡精確測量了LTT 1445Ac,這是一顆地球大小的系外行星,位於附近的三恆星系統中。這顆岩石行星最初是由TESS 發現的,其大小與地球相似,但溫度要高得多。這項研究增進了我們對系外行星及其大氣層的了解。圖片來源:歐空局/哈伯(M. Kornmesser 和LL Christensen)
天文學家從這些瞬變事件中學到了很多。他們可以測量行星的軌道周期,研究它的大氣層,估計它的大小。棘手的是,行星在凌日過程中可能只是擦過恆星的邊緣,因此對其直徑的測量並不準確。
美國太空總署的凌日系外行星巡天衛星(TESS)首次發現了一顆這樣的系外行星–LTT 1445Ac,它距離恆星只有22 光年。但TESS 並不具備所需的光學分辨率,無法透過細化行星在恆星表面的運行軌跡來確定行星的準確直徑。
這時,哈伯以其敏銳的視覺精確測量出這顆行星的直徑僅為地球直徑的1.07 倍。這使它在大小上成為地球的表兄弟。但相似之處也僅止於此。LTT 1445Ac 離它的紅矮星太陽太近了,不適合居住。它的表面溫度大約是華氏500度–相當於披薩烤箱內的溫度。
這是藝術家繪製的附近系外行星LTT 1445Ac 的概念圖,其大小與地球相當。這顆行星圍繞著一顆紅矮星運行。這顆恆星是一個三重系統,右上方可以看到兩顆緊密環繞的紅矮星。影像中心明亮的淺紅色球體前方的黑點是行星LTT 1445Ac,它正在穿過恆星的表面。這顆行星的表面溫度大約是華氏500 度。左下方的前景是該系統中的另一顆行星LTT 1445Ab。該視圖是從22 光年遠的地方回望太陽,太陽是右下方的亮點。一些背景恆星是波羅的海星座的一部分。圖片來源:NASA、ESA、Leah Hustak(STScI)
美國國家航空暨太空總署的哈伯太空望遠鏡測量出了從鄰近恆星表面穿過的最近的地球大小系外行星的大小。這種被稱為”凌日”的排列為後續研究打開了一扇大門,以便了解這個岩石世界可能有什麼樣的大氣層。
這顆名為LTT 1445Ac 的矮小行星是由NASA 的凌日系外行星巡天衛星(TESS)於2022 年首次發現的。然而,由於TESS不具備所需的光學分辨率,因此從地球上看到的這顆行星相對於其恆星的軌道平面的幾何形狀並不確定。這意味著這次探測可能是所謂的掠過,行星只掠過母恆星圓盤的一小部分。這將產生一個不準確的行星直徑下限。
“這個系統有可能有一個不走運的幾何形狀,如果是這樣的話,我們就無法測量到正確的大小。”哈佛天文物理學中心和馬薩諸塞州劍橋市史密森尼天體物理學中心的艾米麗-帕斯說:”但是,憑藉哈伯的能力,我們確定了它的直徑。”
哈伯觀測結果表明,這顆行星在恆星圓盤上進行了一次正常的完全穿越,其真實大小僅為地球直徑的1.07倍。這意味著這顆行星是一個岩石世界,就像地球一樣,表面重力大致相同。但它的表面溫度大約是華氏500 度,對於我們所知的生命來說,溫度太高了。
這張圖比較了地球大小的系外行星從宿主恆星前經過的兩種情況。最下面的軌跡顯示行星剛剛擦過恆星。研究這種凌日的光線可能會導致行星大小的不準確估計,使它看起來比實際要小。上面的路徑顯示的是最佳幾何形狀,即行星穿過恆星的整個圓盤。哈伯太空望遠鏡的精確度可以區分這兩種情況,從而精確測量行星的直徑。資料來源:NASA、ESA、Elizabeth Wheatley(STScI)
這顆行星圍繞著LTT 1445A 恆星運行,LTT 1445A 是由三顆紅矮星組成的三星系統的一部分,位於22 光年之外的厄裡登山星座。據報道,這顆恆星上還有兩顆比LTT 1445Ac 大的行星。另外兩顆矮星LTT 1445B 和C 緊緊相鄰,距離LTT 1445A 約30 億英里,也被哈伯分辨出來。這三顆恆星的排列和BC星對的邊緣軌道表明,該星系中的所有東西都是共面的,包括已知的行星。
“凌日行星是令人興奮的,因為我們不僅可以利用哈伯望遠鏡,還可以利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡,透過光譜分析它們大氣層的特徵。我們的測量結果非常重要,因為它提示我們這很可能是一顆非常近的陸地行星。”帕斯說:”我們期待後續的觀測,這將使我們能夠更好地了解其他恆星周圍行星的多樣性。”
這項研究發表在《天文雜誌》。