天文学家发现了一个惊人的“超级地球”,它几乎和宇宙一样古老

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在银河系最古老的恒星之一——一颗名为TOI-561的橙色矮星周围,天文学家们发现了三颗绕恒星运行的系外行星——其中一颗是一颗体积是地球1.5倍的岩石行星,公转周期仅10.5小时。

事实证明行星确实可以存活很长时间。

在银河系最古老的恒星之一——一颗名为TOI-561的橙色矮星周围,天文学家们发现了三颗绕恒星运行的系外行星——其中一颗是一颗体积是地球1.5倍的岩石行星,公转周期仅10.5小时。

显然,一颗离恒星如此近的系外行星不太可能适合居住,即使它是像地球、金星和火星这样的岩石行星。它将有2480开尔文的温度,潮汐锁定在永久的白天一侧的岩浆海洋。但是TOI-561系统,包括行星在内,是有史以来最古老的系统之一,据估计有100亿年的年龄。

艺术家对TOI-561系统的印象。(凯克天文台/亚当·马卡连科)

它的年龄是太阳系的两倍多,几乎是宇宙本身的年龄,这也证明了岩石系外行星可以长时间保持稳定。夏威夷大学的天文学家Lauren Weiss说:“TOI-561 b是迄今发现的最古老的岩态行星之一。”

“它的存在表明,宇宙几乎从140亿年前开始就一直在形成岩态行星。”

这三颗行星分别命名为TOI-561 b、TOI-561 c和TOI-561 d,是由美国宇航局的行星搜寻太空望远镜TESS确定的。苔丝凝视着天空的某些部分,寻找遥远恒星的光线周期性的微弱的下降,这是凌日现象,指的是行星从我们和它的恒星之间经过。

根据这些数据和后续的观察,天文学家能够确定这三颗系外行星的轨道周期和大小。

最外层的TOI-561 d大约是地球大小的2.3倍,轨道周期为16.3天,TOI-561 c是地球大小的2.9倍,轨道周期为10.8天,TOI-561 b的大小是地球的1.45倍,轨道周期略大于10.5小时。

该团队还进行了径向速度测量,当行星围绕恒星运行时,恒星不会静止不动,每颗系外行星都对恒星施加自己的引力,从而产生一种复杂的轨迹,在我们观察恒星向我们移动或远离我们时压缩和拉伸恒星的光。

如果我们知道恒星的质量,我们就可以观察恒星对系外行星引力牵引的反应,并计算出系外行星的质量。由此,研究人员计算出TOI-561b的质量大约是地球的三倍。

但是它的密度和地球差不多,大约每立方厘米5克。

加州大学河滨分校的行星天体物理学家史蒂芬·凯恩说:“这是令人惊讶的,因为你原本以为密度会更高。”

这是因为宇宙中较重的元素——比铁重的金属——是在恒星的中心、大质量恒星生命末期的超新星以及大质量死恒星之间的碰撞中形成的。只有当恒星死亡并将这些元素分散到太空中时,它们才能被带到其他物体上。

所以,宇宙中最古老的恒星的金属含量非常低。例如,TOI-561的金属丰度很低。任何形成于早期宇宙的行星也应该具有低金属丰度。

先前的研究表明,岩石行星的形成有一个较低的金属丰度限制,因为较重的元素不太可能被恒星辐射蒸发,颗粒在环绕恒星的圆盘中存活足够长的时间,聚集在一起形成行星。

寻找像TOI-561 b这样的行星可以帮助约束这些模型,这反过来可以帮助我们定位更古老的岩石系外行星。

“虽然这颗特殊的行星今天不太可能有人居住,”凯恩说,“但它可能预示着在我们星系最古老的恒星周围还有许多岩石世界有待发现。”

这可以帮助我们寻找可居住的世界。地球大约有45亿年的历史;最早的生命迹象被认为是在35亿年前,然而脊椎动物直到大约5亿年前才出现在化石记录中。

我们所知道的复杂生命的出现需要时间,因此,如果我们想要找到比古生菌或微生物更复杂的生命,科学家们认为,寿命较长且相对稳定的行星最有可能适合人类居住。因此,尽管TOI-561 b不是一个参观的好地方,但它构成了另一个线索,可以帮助我们在宇宙中寻找其他生命。

该小组的研究结果在美国天文学会第237次会议上公布。它也已被天文学杂志接受,并可在arXiv上获得。

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