摘要：它们围绕一颗名为TOI-1453的恒星运行，这颗恒星比太阳略小、略冷，位于距离地球约250光年的天龙座，并属于一个双星系统——即两个恒星相互绕行的系统。

两颗新发现的系外行星再度引发了一个关于太阳系的重大疑问

为什么我们的太阳系里没有超级地球或亚海王星这样的行星？

天文学家最近在距离地球约250光年的天龙座中，发现了两颗围绕着一颗双星系统中的恒星运行的新系外行星。（图片来源：Martin Farnir）

天文学家发现了两颗新系外行星，它们与银河系中已知的一些行星相似，但却与太阳系中的任何行星都不同。

它们围绕一颗名为TOI-1453的恒星运行，这颗恒星比太阳略小、略冷，位于距离地球约250光年的天龙座，并属于一个双星系统——即两个恒星相互绕行的系统。

这两颗新发现的天体被归类为一颗超级地球和一颗亚海王星，它们代表了银河系中最常见的两类系外行星类型，但这两类行星却都没有出现在我们的太阳系中。

天文学家利用NASA的凌日系外行星巡天卫星[1]（TESS）以及安装在西班牙加那利群岛拉帕尔马岛穆查乔斯岩天文台上的北半球高精度径向速度行星搜索仪[2]（HARPS-N）发现了这两颗行星，将它们命名为TOI-1453 b和TOI-1453 c。

艺术家绘制的美国宇航局凌日系外行星勘测卫星（TESS）想象图，该卫星旨在寻找环绕太阳系外最明亮恒星运行的系外行星。（图片来源：NASA's Goddard Space Flight Center）

TESS通过监测恒星亮度的暂时性下降来寻找系外行星，这种方法被称为凌日法。当观测到亮度下降时，这就表明，从地球的角度看，可能有一颗行星从它的宿主恒星前方经过，短暂地遮挡了恒星的部分光线。通过测量这种现象，天文学家还可以估算出这颗可能存在的系外行星的大小和轨道周期。

与TESS数据相辅相成的是HARPS-N仪器，它是一种高精度径向速度光谱仪，可以通过观测恒星发出的光谱，来探测其中由于系外行星绕行而产生的微小变化。这一仪器采用多普勒法[3]——通过寻找恒星因轨道上行星的引力作用而产生的微小“摆动”，从而揭示出行星的存在。

恒星摆动引起的多普勒频移。（图片来源：）

“这两颗行星在特性上呈现出有趣的对比，”该研究的第一作者、列日大学的天体物理学家马努·斯塔尔波特在声明中说道，“TOI-1453 b是一颗超级地球，略大于地球，可能是岩质行星。它的公转周期只有4.3天，意味着它与其宿主恒星非常近。”

“超级地球”这一术语用来描述那些质量大于地球，但又小于冰巨行星（如天王星和海王星）的系外行星。它们通常被认为是岩石行星，类似于地球，但因体积更大，表面重力可能更强，这也影响着其大气层和地质过程。

考虑到TOI-1453 b距其宿主恒星如此之近，它可能异常炽热，表面温度高到足以剥离其绝大部分的大气层。（比如，水星——我们太阳系中最靠近太阳的行星——公转周期是 88 天，同样因高温而没有明显的大气层。）

“与之不同的是，TOI-1453 c是一颗亚海王星，直径约为地球的2.2倍，但质量却只有地球的2.9倍，”斯塔尔波特说，“这使它成为已知密度最低的亚海王星之一，令人对其组成产生疑问。”

TOI-1453 c极低的密度表明，它可能拥有厚重的富氢大气层，或是以水为主的结构成分。

“这也使它成为未来大气层研究的理想目标，”斯塔尔波特补充道，“理解这类行星的形成与演化，或许可以帮助我们揭示包括太阳系在内的行星系统是如何诞生和发展的。”

更有趣的是，这两个行星所处的是一个双星系统，意味着它们的宿主恒星还有一颗伴星。在这种环境中形成的行星往往经历更复杂的引力扰动，这为研究提供了更多可能性。

天文学家还观察到TOI-1453 b和TOI-1453 c的运行轨道接近3:2共振，也就是说，每当内侧的行星公转三圈，外侧的行星几乎刚好完成两圈。这可能意味着它们的轨道曾经与邻近物体如气体、微行星或伴星相互作用而发生改变，最终使TOI-1453 b被牵引至如今离恒星更近的轨道。

研究人员希望借助如詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）等先进设备进一步观测这两颗行星，尤其是深入探测TOI-1453 c的大气层。如果这颗亚海王星真的拥有体量可观的富氢大气或以水为主的内部结构，它可能会改写我们对此类行星的形成机制的理解——也许还能帮助我们解答一个老问题：为什么太阳系里没有这样一颗行星？

詹姆斯·韦布太空望远镜是迄今为止最大、最强大的太空望远镜。（图片来源：Getty Images，作者 dima_zel）

这项研究成果已于2025年2月23日被《天文学与天体物理学》期刊接收发表。

凌日系外行星巡天卫星：凌日系外行星勘测卫星（TESS）是美国国家航空航天局的一项任务，旨在寻找环绕夜空中最明亮恒星运行的行星。在其预定的任务周期内，TESS将观测至少20万颗恒星，以寻找从地球大小的岩石行星到巨型气态行星等不同类型的系外行星。科学家希望在TESS启动后的前两年内能够发现一万颗系外行星。TESS最初的任务期为两年，但NASA于2019年7月宣布将其任务延长至2022年。截至2019年初，TESS已确认发现了少数几颗系外行星，并在其数据库中记录了数百个尚待进一步验证认的候选目标。

北半球高精度径向速度行星搜索仪：北半球高精度径向速度行星搜索仪（HARPS-N）由一个国际合作团队运行，主导单位为日内瓦大学。HARPS-N为NASA的开普勒/第二代开普勒（K2）太空望远镜及其他天文台发现的小型系外行星提供了宝贵的后续观测数据。借助HARPS-N提供的高质量数据，天文学家希望能够精确测定类地行星的质量，从而判断它们与地球的相似程度。

多普勒法：多普勒频移（Doppler shift），也叫多普勒效应，是指波源与观察者之间存在相对运动时，观察到的波的频率会发生变化的现象。这种现象适用于所有类型的波，包括声波、电磁波（如光）、无线电波等。多普勒法（The Doppler method）也称径向速度法（The radial velocity method）可以探测出由于行星引力的作用，其宿主恒星在朝向或远离地球方向上的微小摆动——通过测量恒星光谱中的波长变化来捕捉这种引力扰动的迹象。

BY:Samantha Mathewson

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来源：天文在线