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美国宇航局的TESS杏耀注册任务用两颗恒星揭示了它的第一颗行星
 

2019年,当沃尔夫·库基尔(Wolf Cukier)在纽约斯卡斯代尔高中(Scarsdale High School)完成三年级学业时,他作为暑期实习生加入了马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)的NASA戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)。他的工作是研究NASA凌日系外行星勘测卫星(TESS)捕捉到的恒星亮度变化,并将其上传到行星猎人苔丝公民科学项目(Planet Hunters TESS citizen science project)。
 
Cukier说:“我在研究志愿者们标记为食双星的所有数据,在这个系统中,两颗恒星围绕彼此旋转,在我们的视野中, 杏耀平台经营之道 ,每绕一圈,就会使对方黯然失色。”“在我实习的第三天, 杏耀平台总代结缘,我看到了一个叫做TOI 1338的系统发出的信号。起初我以为这是一次恒星日食,但时机不对。原来是一颗行星。”
 
研究人员利用美国宇航局凌日系外行星勘测卫星(TESS)的数据发现了该任务的第一颗环绕双星的行星,这是一颗围绕两颗恒星运行的行星。这颗被称为TOI 1338b的行星大约比地球大6.9倍,大小介于海王星和土星之间。它位于离我们1300光年的Pictor星座。星系中的恒星形成了食双星,当恒星伙伴在我们的视野中相互环绕时,就会发生食双星现象。一个比我们的太阳质量大10%,而另一个则更冷、更暗,只有太阳质量的三分之一。TOI 1338 b的凌日是不规则的,每93到95天一次,由于其恒星的轨道运动,其深度和持续时间也不同。苔丝只能看到大星星的凌日——小星星的凌日太微弱了,她察觉不到。至少在接下来的1000万年里,它的轨道是稳定的。然而,轨道与我们的角度发生了很大的变化,这颗行星将在2023年11月后停止运行,并在8年后重新运行。
 
现在被称为TOI 1338b的行星是苔丝发现的第一颗环绕双星运行的行星。1月6日,杏耀代理在火奴鲁鲁举行的第235届美国天文学会会议上,这一发现被专题讨论了一番。Cukier与来自哥达德、圣地亚哥州立大学、芝加哥大学和其他机构的科学家共同撰写的一篇论文已经提交给了一份科学杂志。
 
TOI 1338星系位于离我们1300光年的Pictor星座。这两颗恒星每15天绕对方运行一周。一个比我们的太阳质量大10%,而另一个则更冷、更暗,只有太阳质量的三分之一。
 
TOI 1338b是太阳系中唯一已知的行星。它大约比地球大6.9倍,或者介于海王星和土星之间。这颗行星的轨道几乎与恒星在同一平面上运行,所以它会经历定期的恒星日食。
 
TESS有四个摄像头,每个摄像头在27天内每30分钟拍摄一片天空的全画幅图像。科学家利用观测结果绘制出恒星亮度随时间变化的图表。从我们的角度来看,当一颗行星从它的恒星前面经过时,这一事件被称为凌日,它的经过会导致恒星亮度明显下降。

但是,围绕两颗恒星运行的行星比围绕一颗恒星运行的行星更难被探测到。TOI 1338 b的凌日是不规则的,每93到95天一次,由于其恒星的轨道运动,其深度和持续时间也不同。苔丝只看见凌日经过那颗更大的星星;这颗较小恒星的凌日太过微弱以至于无法探测到。
 
“这些是算法真正难以处理的信号类型,”主要作者、SETI研究所和戈达德的研究科学家维瑟林·科斯托夫(Veselin Kostov)说。“人类的眼睛非常善于在数据中发现模式,尤其是像我们从这些系统中看到的那些非周期性模式。”
 
这就解释了为什么Cukier必须用视觉来检查每一个可能的过境点。例如,他最初认为TOI 1338b的凌日是系统中较小的恒星从较大的恒星前面经过的结果——两者都造成了类似的亮度下降。但这次日食的时机不对。
 
在确认了TOI 1338b之后,研究小组使用了一个名为eleanor的软件包,以Carl Sagan的小说《接触》中的中心人物eleanor Arroway的名字命名,来确认这次过境是真实的,而不是仪器造成的。
 
“在所有的图像中,TESS都在监测数百万颗恒星,”研究报告的合著者、芝加哥大学的研究生阿蒂娜·范斯坦(Adina Feinstein)说。“这就是为什么我们的团队创造了埃莉诺。这是一种下载、分析和可视化交通数据的便捷方式。我们在设计时考虑了行星,但社区的其他成员用它来研究恒星、小行星甚至星系。”
 
印度时报1338已经通过径向速度测量从地面进行了研究,测量的是我们视线范围内的运动。科斯托夫的团队利用这些档案数据来分析系统并确认这颗行星。至少在接下来的1000万年里,它的轨道是稳定的。然而,轨道与我们的角度发生了很大的变化,这颗行星将在2023年11月后停止运行,并在8年后重新运行。
 
美国宇航局的开普勒和K2任务之前在10个系统中发现了12个环双星,都与TOI 1338 b相似。较小星体的凌日对恒星的亮度没有那么大的影响。在最初两年的任务中,杏耀注册TESS预计将观测到数十万个日食双星,因此,还有更多这样的环双星有待发现。
 
TESS是美国国家航空航天局(NASA)的天体物理学探测任务,由马萨诸塞州剑桥的麻省理工学院(MIT)领导和运作,由美国国家航空航天局(NASA)的戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司;位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心;马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心;麻省理工学院的林肯实验室;还有巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。全世界有十多所大学、研究机构和天文台参与了这项任务。
 
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