天文学与数学的结合：地球大小的“ Pi行星”，发现了3.14天的轨道

麻省理工学院和其他地方的科学家发现了一个地球大小的星球，每3.14天绕它的恒星旋转一次。

岩石表面热气腾腾，可能不适合居住。

麻省理工学院和其他地方的科学家以令人愉悦的天文和数学结合，发现了一个“地球”（pi Earth），这是一颗地球大小的行星，每3.14天绕其恒星旋转一次，其轨道使人联想到通用数学常数。

研究人员在2017年由NASA开普勒太空望远镜的K2任务获取的数据中发现了行星的信号。通过今年早些时候使用地面望远镜网络SPECULOOS对系统进行调零，研究小组证实了这些信号是行星绕其恒星运行的信号。确实，今天的行星似乎仍以每隔3.14天的pi周期绕着它的恒星旋转。

麻省理工学院地球，大气与行星科学系（EAPS）的研究生Prajwal Niraula说：“行星像发条一样运转。”他是最近在《天文杂志》上发表的论文的主要作者，该论文的标题是：“π地球：SPECULOOS团队为K2的厨房提供温暖的3.14天地球大小的星球。”

“如今，每个人都需要一点乐趣，”合著者朱利安·德·维特（Julien de Wit）谈到论文标题和pi行星本身的发现时说道。

行星提取

新行星被标记为K2-315b；这是在K2数据中发现的第315个行星系统，仅比列表中一个偶然的地方少了一个系统。

研究人员估计，K2-315b的半径为地球半径的0.95，大约与地球大小相同。它绕着一颗凉爽的低质量恒星运转，其大小约为太阳的五分之一。行星每3.14天绕其恒星旋转一次，速度高达每秒81公里，或每小时约181,000英里。

尽管其质量尚未确定，但科学家怀疑K2-315b是地球的，就像地球一样。但是pi行星可能不适合居住，因为它紧紧的轨道使该行星离恒星足够近，可以将其表面加热到450开尔文或华氏350度左右-事实证明，这是完美的烘烤实际派。

尼拉乌拉说：“对于这个词组的一般理解而言，这太热而无法适应了。”他补充说，除了与数学常数pi关联外，围绕这个特殊行星的兴奋之处在于，它可能被证明是有希望的候选者。研究其气氛的特征。

“我们现在知道我们可以从档案数据中挖掘和提取行星，希望不会遗留下任何行星，尤其是那些具有重大影响的真正重要的行星，” EAPS助理教授德·威特（de Wit）说，麻省理工学院卡夫里天体物理与空间研究所的成员。

Niraula和de Wit的MIT共同作者包括Benjamin Rackham和Artem Burdanov，以及一组国际合作者。

浸入数据

研究人员是SPECULOOS的成员，SPECULOOS的缩写是“搜寻可居住的行星，使超恒星黯然失色”，并以智利阿塔卡马沙漠中由四个1米望远镜组成的网络命名，该望远镜扫描整个南半球的天空。最近，该网络增加了第五台望远镜，这是第一个位于北半球的望远镜，名为Artemis，该项目由麻省理工学院的研究人员牵头。

SPECULOOS望远镜旨在搜索附近的超冷矮星周围的类似于地球的行星-小而昏暗的恒星为天文学家提供了更好的机会发现正在运行的行星并表征其大气，因为这些恒星缺少更大，更亮的恒星的眩光。

“这些超冷矮星散布在整个天空中，”布尔达诺夫说。“像SPECULOOS这样的有针对性的地面调查是有用的，因为我们可以逐一查看这些超冷矮星。”

尤其是，天文学家会看着不规则的恒星，以寻找过渡迹象或恒星光周期性下降的信号，这预示着行星可能在恒星前方穿过，并短暂阻挡了恒星的光。

今年早些时候，Niraula遇到了一个凉爽的矮人，比K2战役收集的数据（比开普勒矮人的普遍接受的阈值略高），这是开普勒太空望远镜的第二次观测任务，当航天器绕行时，它监视着天空的碎片。太阳。

在2017年的几个月中，开普勒望远镜观察到天空中包括凉爽的矮人的一部分，在K2数据中标记为EPIC 249631677。尼拉拉（Niraula）在这段时期内进行了梳理，并根据这颗恒星发现了大约20个倾角，似乎每3.14天重复一次。

研究小组分析了这些信号，测试了其潜在的天体物理情景，并确认了这些信号可能是行星正在传播，而不是其他现象的产物，例如两个螺旋星的双星系统。

然后研究人员计划用SPECULOOS仔细观察恒星及其绕行行星。但是首先，他们必须确定一定的时间窗口，以确保一定能赶上过境。

拉克姆说：“从地面上追踪最好的夜晚有点棘手，”拉克姆说。他开发了一种预测算法，以预测下一次可能发生的过境时间。“即使您在K2数据中看到这个3.14天的信号，也存在不确定性，每个轨道都会加起来。”

借助Rackham的预测算法，该小组在2020年2月的几个晚上缩小了范围，在此期间，他们很可能会看到行星在恒星前方越过。然后，他们将SPECULOOS的望远镜指向恒星方向，并能够看到三场清晰的过境：两架使用该网络的南半球望远镜，第三架使用北半球的Artemis。

研究人员说，新的pi行星可能是一个有前途的候选者，可以跟进James Webb太空望远镜（JWST），以了解行星大气的细节。目前，该小组正在寻找其他数据集，例如来自NASA的TESS任务的数据集，并且还正在与Artemis和SPECULOOS网络的其余部分直接观察天空，以寻找类似地球的行星的迹象。

尼拉乌拉说：“将来会出现更多有趣的行星，正好赶上JWST，这是一种望远镜，旨在探测这些外星世界的大气。”“有了更好的算法，希望有一天，我们可以寻找更小的行星，甚至像火星一样小。”

参考：“ π地球：SPECULOOS团队为K2厨房提供了一个3.14天的地球尺寸的行星，由Prajwal Niraula，Julien de Wit，Benjamin V. Rackham，Elsa Ducrot，Artem Burdanov，Ian JM Crossfield，ValérieVan Grootel，Catriona Murray，Lionel J.提供。加西亚（Garcia），罗伊·阿隆索（Roi Alonso），科里·比尔德（Corey Beard），伊伦·戈麦斯·马奎·乔（YilenGómezMaqueo Chew），莱蒂娅·德雷兹（Laetitia Delrez），布莱斯·奥利维尔·德莫里（Brice-Olivier Demory），本杰明·富尔顿，米歇尔·吉隆，马克西米利安·N·根瑟（Andrew W. Francisco J.Pozuelos，Didier Queloz，RafaelRebolo-López，Sairam Lalitha，Daniel Sebastian，Samantha Thompson和Amaury HMJ Triaud，2020年9月21日，天文杂志.DOI：
10.3847 / 1538-3881 / aba95f

这项研究得到了海辛-西蒙斯基金会和欧洲研究理事会的部分支持。