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【TESS通过食双星时变探测发现二十余颗候选系外行星】NASA的凌日系外行星巡天

【TESS通过食双星时变探测发现二十余颗候选系外行星】NASA的凌日系外行星巡天卫星(TESS)通过对食双星系统的长期测光监测,利用恒星相互掩食时刻的微小变化,新发现27颗候选系外行星。该方法突破了传统凌星法对行星轨道取向的依赖,使TESS能够探测到此前无法发现的行星世界。截至报道时,TESS已累计发现885颗确认系外行星,并识别出超过7900颗候选天体。此前,绝大多数发现均基于行星从其宿主恒星前方经过时造成的周期性亮度下降,即"凌星"现象。TESS同时监测数万对食双星——两颗相互绕转的恒星因轨道几何关系交替发生掩食。通过精确测量大量掩食事件的发生时刻,天文学家能够探测系外行星对双星系统的引力扰动。在新研究之前,NASA已退役的开普勒任务及其他设备已在双星周围发现16颗凌星行星,TESS此前另发现2颗。"在双星系统中识别凌星信号显然具有挑战性,但我们希望了解两颗引力束缚的恒星周围能够形成何种范围的行星,"研究负责人、悉尼新南威尔士大学(UNSW)博士生Margo Thornton表示。"因此,我们开发了一项利用恒星掩食搜寻行星的巡天计划,该方法不受行星轨道取向的限制。"对于双星系统中的行星,其轨道取向可为系统形成机制提供重要线索。部分双星行星形成模型认为,行星主要形成于两颗恒星轨道构成的平面附近,这将提高双星系统拥有凌星行星的概率;但另一些模型则指出形成过程更为无序,恒星对会将年轻行星搅动至更宽、更倾斜的轨道,使其发生凌星的可能性大幅降低。恒星掩食时刻可因多种因素逐渐改变,包括恒星间的潮汐与自转相互作用、广义相对论效应,以及系统中其他不可见天体(如行星)的存在。这些作用力共同导致双星轨道平面发生转动,即"进动",进而改变掩食发生的时刻。自2018年科学运行开始以来,TESS通过观测大面积天区(称为"扇区",每个扇区覆盖24×96度)进行巡天,每个扇区连续观测近一个月。目前,任务相机每约3分钟对整个扇区拍摄一次全帧图像,并对选定目标进行更高频次的观测。新候选行星的质量尚不确定,研究团队估计最小的一颗可能仅有12倍地球质量,最大的一颗则达到约3200倍地球质量,相当于约10倍木星质量。确认这些行星需要未来的地基观测,通过精确测量宿主恒星视向速度的微小变化,以揭示可能存在的行星引力扰动。