偏心怪客：天文學家意外發現神秘的系外次海王星
研究人員利用太空望遠鏡和地面望遠鏡，在紅矮星周圍發現了四顆富含揮發性成分的小海王星。如圖所示，靠近母恆星的系外行星的軌道往往會隨著時間的推移而變成圓形，但新發現的系外行星中，除了左下方的三顆，其他三顆都保持著橢圓形軌道，儘管它們的年齡已經超過了10億年。
- 研究人員發現了四顆紅矮星周圍的小海王星，這四顆紅矮星分別被命名為TOI-782、TOI-1448、TOI-2120和TOI-2406。
- 這四顆小海王星距離母恆星很近，其中三顆可能處於偏心軌道（TOI-782 b、TOI-2120 b、TOI-2406 b）。
- 這些小海王星不是像地球一樣的岩石行星，但可能是類似海王星的行星。
天文學家利用全球地面望遠鏡網路和TESS 太空望遠鏡的觀測發現了圍繞著四顆紅矮星的小海王星。這四顆小海王星離它們的母星很近，其中三顆可能處於偏心軌道上。
太陽系中沒有大小介於地球和天王星/海王星之間的行星，它們被稱為小海王星。不過，小海王星在太陽系外比較常見，是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行大氣特徵描述的有希望的目標。小海王星長什麼樣子？
美國太空總署的凌日系外行星巡天衛星（TESS）插圖。資料來源：美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心
這項研究透過地面望遠鏡與MuSCATs（一系列用於研究凌日系外行星大氣的多色同步照相機）[5]的追蹤觀測，發現了四顆凌日短週期小海王星（TOI-782 b、TOI- 1448 b、TOI-2120 b 和TOI-2406 b）繞紅矮星。
這些小海王星的半徑大約是地球的2-3 倍，軌道周期不到8 天。此外，利用斯巴魯望遠鏡上的IRD（紅外線多普勒）對它們的母星進行的徑向速度測量表明，這四顆行星的質量上限小於地球質量的20 倍。
這些小海王星的測量半徑與質量上限之間的關係表明，它們不是像地球那樣的岩石行星。它們的內部很可能含有揮發性物質，如H2O等冰物質和大氣。
研究團隊也發現，這四顆小海王星中至少有三顆（TOI-782 b、TOI-2120 b、TOI-2406 b）可能處於偏心軌道。一般來說，由於潮汐消散作用，圍繞紅矮星的短週期行星軌道應該是圓形的。然而，圍繞紅矮星的三顆短週期小海王星在數十億年中一直保持著非零的偏心率。
對此的一種可能解釋是，它們的內部不易受到潮汐效應的影響。這四顆小海王星的質量-半徑關係表明，它們不是岩石行星。因此，這些神秘的小海王星的內部可能與海王星類似。短週期的小海王星是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行大氣觀測的理想目標。
預計進一步的詳細追蹤觀測將增進我們對短週期小海王星內部成分和大氣層的了解。
說明：
- 小海王星或次海王星是大小介於地球和海王星之間的行星（半徑約地球的4 倍）。
- 有效溫度低於~3,800K 的M 型恆星。
- 美國國家航空暨太空總署（NASA）的太空望遠鏡–凌日系外行星巡天衛星（TESS）。
- 凌日是指行星從恆星前方經過時部分遮擋星光的現象。
- MuSCAT 系列是安裝在1 至2 公尺級大口徑望遠鏡上的多色相機。
- 行星的引力會導致其母星擺動。徑向速度法（或多普勒法）利用恆星速度在視線方向上的明顯變化來探測看不見的行星。