研究表明K2-18b可能是地球的一个扩大版本

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K2-18b及其邻居,新发现的K2-18c,围绕狮子星座111光年远的红矮星k2-18轨道运行。插图由亚历克斯Boersma

利用欧洲南方天文台(ESO)收集的数据进行的新研究表明,一个名为K2-18b的鲜为人知的系外行星很可能是地球的一个扩大版本。

同样令人兴奋的是,同样的研究人员还首次发现这个星球有一个邻居。

“能够测量K2-18b的质量和密度是巨大的,但发现一个新的系外行星是幸运的,同样令人兴奋,”主要作者Ryan Cloutier说,T斯卡伯勒行星科学中心U博士生, T的天文学和天体物理学系,以及蒙特利尔大学研究系外行星研究所(iREx)。

这两颗行星的轨道K2-18是一颗红矮星,位于狮子座约111光年远的地方。当行星K2-18b于2015年首次被发现时,发现它正在恒星的可居住区内进行轨道运行,使其成为拥有液态地表水的理想人选,这是我们所了解的拥有生命条件的关键要素。

研究人员使用的数据来自高精度径向速度行星搜索器(HARPS),它使用智利La Silla Observatory的ESO 3.6米望远镜。 HARPS允许测量可能受到附近行星存在影响的恒星的径向速度,并以当前可用的最高精度进行测量。该仪器可以探测到围绕这些恒星的非常小的行星。

为了确定K2-18b是地球的大型版本(主要是岩石),还是缩小版本的海王星(主要是天然气),研究人员必须首先计算出地球的质量,使用径向速度测量与HARPS。

“如果你能得到质量和半径,你可以测量这个星球的体积密度,并且可以告诉你这个星球的大部分是由什么组成的,”Cloutier说。

在使用机器学习的方法计算出质量测量值之后,Cloutier和他的团队能够确定这颗行星是一颗主要是岩石的行星,它具有小的气体 - 如地球,但更大 - 或者是一个厚度大的水星它上面有一层冰。

“利用目前的数据,我们无法区分这两种可能性,”他说。 “但通过詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST),我们可以探测气氛,看它是否有广泛的气氛,或者它是否是一个覆盖着水的行星。”

将于2019年发射的JWST将有助于收集研究太阳系,早期宇宙和系外行星的一系列数据。

“使用这种望远镜有很多需求,因此在选择要观察的系外行星时必须谨慎行事,”该论文的合着者RenéDoyon说,他也是NIRISS的首席研究员,加拿大航天局JWST上的仪器。

“K2-18b现在是大气研究的最佳目标之一,它已经接近榜首。”

在观察K2-18b的数据时,Cloutier注意到了一些不寻常的事物。除了从K2-18旋转开始每39天发生一次信号,还有一次从K2-18b轨道每33天发生一次信号,他注意到每9天发生一次不同的信号。

“当我们第一次将数据扔到桌子上时,我们试图弄清楚它是什么。你必须确保信号不仅仅是噪声,你需要仔细分析以验证它,但看到最初的信号很好地表明了另一颗行星,“Cloutier说。

Cloutier与国际研究小组合作,包括他的行星科学中心T Scarborough副教授Kristen Menou的主管U,以及日内瓦大学天文台,大学系外研究所(iREx)研究所德格勒诺布尔和波尔图大学。

虽然新描述的K2-18c行星更接近它的恒星,并且可能太热而不能进入可居住区,如K2-18b,但它似乎也是超级地球,这意味着它具有与地球相似的质量。 Cloutier在他的博士学位中设定了发现一颗新的系外行星的目标,认为自己很幸运能够在这个数据集中发现它。

“这不是一个特别的时刻,因为我们仍然需要通过一个核对清单来验证数据。一旦所有的盒子都被检查出来,哇,这实际上是一个星球。“

该研究得到了加拿大自然科学和研究理事会(NSERC)和外行星研究所的支持,将在“天文学和天体物理学”杂志上发表。

该研究的PDF副本:用HARPS表征K2-18多行星系统:一个可居住区域超地球,并在非共面轨道上发现第二个温暖的超级地球

来源:多伦多大学唐坎贝尔