那里，是一个水世界吗？

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：不二北斗，头图来自：Benoît Gougeon, Université de Montréal 

一颗独特的系外行星  

自2018年4月发射以来，肩负着寻找系外行星世界的凌星系外行星巡天卫星（TESS）不断传来令人兴奋的结果。目前，TESS已经公布的候选系外行星已经超过5000多颗。

最近，一个国际天文学家团队公布他们发现了一颗有着非常独特性质的系外行星，名为TOI-1452 b。他们的工作是基于TESS先前捕捉到的一个其亮度每隔11天就会略有下降的信号。在对这一信号进行后续的观测与分析之后，天文学家认为，系外行星TOI-1452 b很可能是一颗“海洋行星”，即一颗完全被厚厚的水所覆盖的水世界。

TOI-1452 b表面的艺术构想，它可能是一个“海洋行星”。（ 图/BENOIT GOUGEON / UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL）

绕双星系统运行  

为了确定由TESS最先捕捉到的这一信号的类型和一些基本特征，天文学家先对这一候选行星进行了地面观测。他们利用加拿大的莫干迪克峰天文台（OMM），确定了它是一颗绕恒星TOI-1452旋转的系外行星。

宿主星TOI-1452是天龙座的一个双星系统中的其中一颗恒星，这一双星系统由两颗大小相近的恒星构成，而TOI-1452是这个双星系统中更大的那颗，距离地球约100光年之远。

TOI-1452比太阳要小得多，在双星系统中，它和与它互相环绕的伴星相距非常近，大约只隔97AU（1AU=1.495978707×10¹¹ m），是太阳和冥王星之间距离的2.5倍。

在TESS的视野中，这个双星系统只是一个小小的光点。但OMM上装载着有着极高分辨率的仪器，足以识别这个光点实际上是由两个天体构成的。此外，由OMM拍摄的图像显示，系外行星TOI-1452 b的确是围绕TOI-1452运行，这一结果也被另一个研究团队的后续观测所证实。

TOI-1452 b的基本性质  

为了确认系外行星TOI-1452 b的一些基本性质，研究人员用安装在夏威夷的CFH望远镜对这一系统进行了观测。CFH望远镜上所装载的红外仪器，是研究像TOI-1452这类低质量恒星的理想选择，在红外波段，这些恒星能闪耀出最明亮的光芒。

但即便如此，研究人员也用了超过50个小时的观测时间才得以估算这颗行星的质量。除了高水平的观测之外，研究人员还开发了一种强大的分析方法，被称为逐线法（LBL法）。利用这种方法，天文学家可以对有着许多有着干扰信号的数据进行清理，从而揭示行星的微弱特征。

（视频/UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL）

他们发现，这是一颗比地球大70%左右的行星，质量约为地球的5倍。研究人员还通过分析了宿主星的组成，来帮助确定这颗行星的内部结构。他们发现，TOI-1452 b可能像地球一样由岩石组成，但从它的半径、质量和密度来看，它很可能是一个完全有别于地球的世界。

最佳的海洋行星候选  

鉴于TOI-1452 b与其宿主星的距离，研究人员认为这颗系外行星表面的温度既不会太热也不会太冷，液态水可以在其表面存在。从半径和质量来看，它的密度远远低于人们对一颗基本由金属和岩石组成的行星（比如地球）的预期。因此，TOI-1452 b被认为很可能是一颗“海洋行星”。

近年来，天文学家已经确定了许多大小在地球和海王星（约3.8倍地球直径）之间的系外行星的半径和质量。他们发现，其中一些行星可能有着非常特别的结构组成，因为从密度来看，它们的大部分质量应该是由一些更轻的物质——比如水——组成的。这些假想的富含水的行星世界，就被称为海洋行星。

与之相对的是，地球大体上是一个非常“干燥”的星球。尽管地球表面的约70%都被海洋覆盖，并有时被我们称为蓝色星球，但水实际只占地球质量的很小一部分——不到1%。这与一些系外行星上的情况相比是非常稀少的。

通过对TOI-1452 b进行内部建模分析后，研究人员认为，在这颗行星上，水可能占全部质量的30%，这一比例与太阳系中的一些行星的卫星，如木卫三和木卫四，以及土卫六和土卫二，非常类似。可以说，TOI-1452 b是迄今为止最佳的海洋行星候选。

进一步确认  

TOI-1452 b是已知的少数几个具有海洋行星特征的温带行星之一。但若要确认这一推测，研究人员希望能够利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）来对TOI-1452 b进行进一步观测。研究人员表示，这颗行星有着得天独厚的观测优势，因为它位于望远镜可以全年观测的天空区域。而且它离地球足够近，因此天文学家有望通过研究它的大气层，来更确切地了解它的性质。

现在，研究团队非常期待用JWST对其进行观测将来更好地理解TOI-1452 b。他们将尽快预定时间，让JWST来对这个奇怪而奇妙的世界一探究竟。

参考来源：

https://nouvelles.umontreal.ca/en/article/2022/08/24/an-extrasolar-world-covered-in-water/

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac7cea

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