天文学家发现四颗新的热木类型系外行星

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一组由英国莱斯特大学(University of Leicester)罗珊娜·蒂尔布鲁克(Rosanna H.Tilbrook)为首的国际天文学家团队,利用十二台二十厘米牛顿式光学反射望远镜阵列发现四颗新的热木系外行星,这是次世代凌日法巡天(Next Generation Transit Survey)计划的一部分。 新发现的系外行星比木星大至少一成,但是质量却比太阳系木星要小。

一组由英国莱斯特大学(University of Leicester)罗珊娜·蒂尔布鲁克(Rosanna H.Tilbrook)为首的国际天文学家团队,利用十二台二十厘米牛顿式光学反射望远镜阵列发现四颗新的热木系外行星,这是次世代凌日法巡天(Next Generation Transit Survey)计划的一部分。 新发现的系外行星比木星大至少一成,但是质量却比太阳系木星要小。

所谓热木星在特征上与太阳系的木星相似,它的公转周期不到十天。 这些系外行星的表面温度很高,因为它们非常紧密地围绕着母恒星运行。

研究人员在2017年8月至2018年8月的一次观测活动中,从四颗星的光度变化曲线中识别出凌日现象。 这些信号的行星性质后来由南非天文台进行的跟进观测证实。 通过分析来自美国太空总署的凌日系外行星巡天卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite)的数据。

新发现的系外行星编号为NGTS-15b,16b,17b和18b。所有这四颗天体都是短周期的行星(轨道周期短于五天),绕着不同的G型主序恒星运行。NGTS-15b的半径约为木星半径的1.1倍,是新发现的四颗行星中最小的一颗。 它的质量比木星小25%,并且每3.27天环绕着它的主星公转一次,与木星的距离为0.044天文单位,这颗行星的平衡温度为1146K。

母星NGTS-15的光谱类型为G6V,其质量与太阳相似,但比太阳小约5%。 观测结果显示,NGTS-15已有32.8亿岁,有效温度约为5,600 K,位于2,600光年远处。尽管NGTS-16b是今次发现的最大颗系外行星,半径是木星的1.3倍,但它的质量仅为木星的0.67。行星的轨道周期为4.84天,与它的主星隔开约0.05天文单位,平衡温度为1,177K。 NGTS-16的光谱类型为G7V,与太阳质量相似的恒星,半径大约是1.21太阳倍 估计该恒星的年龄为102.9亿年,它的有效温度经计算为5,550K。 该行星系统位于距地球约2,900光年的位置。

NGTS-17b是新发现的四颗系外行星中最重的系外行星,因为它的质量约为木星质量的0.764。

该行星比木星大24%,其平衡温度在1,457 K。 结果显示,NGTS-17b每隔3.24天绕着它92亿岁的母星公转一次,距离其约0.04 天文单位它。 距离地球约3,400光年远的母星NGTS-17比太阳重得多,半径约为太阳的1.34倍。 恒星的有效温度是5,650K。太阳系外行星NGTS-18b是今次发现的最小的行星。 它的质量只有木星质量的0.41倍;但是它比木星大21%。 它与NGTS-18的距离为0.045天文单位,公转周期仅需3.05天。 这颗行星的平衡温度估计约为1381K。 母星的光谱类型为G5V,其半径约为太阳的1.4倍,质量与太阳的质量相似。 这颗恒星已有108亿岁,有效温度约为5,610 K,并且距地球约3,600光年。

研究团队考虑到所有结果得出结论:四颗新发现的系外行星中的三颗,即NGTS-16b,NGTS-17b和NGTS-18b,可能是属于膨胀的系外行星。

天文学家发现四颗新的热木类型系外行星

考虑宿主恒星的光度和行星的小轨道间隔(0.039至0.052天文单位),我们发现所有四颗热木星都受到高辐射照射,因此在该区域中的行星膨胀机制变得有效。 与统计的比较研究和对行星高辐射量的研究,尽管根据当前的贝叶斯膨胀模型(Bayesian inflationary model)进行分析时会发现一些差异,但NGTS-16b,NGTS-17b和NGTS-18b确实有可能在膨胀。

【图:罗珊娜·蒂尔布鲁克;文:节译自物理学机构网页】研究全文刊登在2021年3月18日出版的英国《皇家天文学会月
报》

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