天文学家发现的海王星系外行星大小-距地球约32光年

行星AU Mic b约为海王星的大小。

在年轻的恒星AU Microscopii周围发现了海王星大小的系外行星，这在一定程度上要归功于前iREx Banting博士后研究员乔纳森·加涅（JonathanGagné）的工作，他现在是力拓铝业天文馆的科学顾问。

天体物理学家已经在这个系统中寻找系外行星，这个系统是研究行星形成的独特实验室，已有十多年的历史了。今天在《自然》杂志上宣布的突破，部分是由于NASA的TESS和Spitzer空间望远镜实现的。

AU Microscopii或AU Mic距地球约32光年，是一颗介于20到3000万年之间的年轻恒星，比我们自己的太阳年轻约180倍。在2000年代，人们发现它仍然被一大片碎片包围，形成了碎片。从那时起，天体物理学家一直在积极寻找AU Mic附近的行星，因为它位于形成的尘埃和气体盘片之内。

参与观测和数据处理的加涅说：“ AU Mic是一颗小恒星，仅占太阳质量的50％。”这些恒星通常具有非常强的磁场，这使它们非常活跃。这部分地解释了为什么探测到称为AU Mic b的系外行星需要近15年的时间。 AU Mic表面上的大量斑点和喷发阻碍了它的检测，而由于光盘的存在，该检测已经变得很复杂。

环绕其母星AU的AU Mic b的插图。

乔纳森·加涅（JonathanGagné）在冒纳凯阿峰（Mauna Kea）的山顶上，自2010年以来，天体物理学家一直在这里寻找围绕AU Mic的行星。信用 ：乔纳森·加涅（JonathanGagné）。2010年，由现为乔治·梅森大学（George Mason University）助理教授彼得·普拉夫昌（Peter Plavchan）领导的团队开始使用NASA的红外望远镜设施（IRTF）从地面观察AU Mic。

望远镜在红外线下工作，研究小组希望在那里能更好地观察到行星的信号，因为恒星在这种类型的光中的活动强度较小。

就其自身而言，Gagné在博士研究期间进行了无数次IRFT观察之旅。那就是他开始参与该项目的时间。他回忆说：“在我加入团队的几年后，我们注意到AU Mic的径向速度可能存在周期性变化。”

“因此，我们意识到周围有行星存在。”当行星绕轨道运行时，它的引力会拖移它的主恒星，而它的响应会略微移动。诸如IRTF上的灵敏光谱仪可以检测到恒星的径向速度，其沿我们视线的来回运动。

Au Mic是“红矮星”，是银河系中数量最多的恒星。

不幸的是，在地面上获得的数据的准确性不足以毫无疑问地确认信号是系外行星引起的。多亏了运输方法（一种不同的检测技术），该团队终于能够确认AU Mic b的存在。

当行星直接在其恒星和观察者之间经过时，会发生过渡，从而周期性地隐藏一小部分光。在2018年夏天，美国宇航局（NASA）的过渡系外行星测量卫星（TESS）首次执行任务期间，天文学家观测到两次AU Mic b过渡。然后，他们在2019年使用NASA的Spitzer太空望远镜观察了另外两个。

由于受阻的光量取决于系外行星的大小及其与恒星的距离，因此，这些观察结果使科学家能够确定AU Mic b大约相当于海王星的大小，并且每8.5天就会经过一颗恒星。

由于先前的地面观测，研究小组对AU Mic b的质量也有部分限制。将IRTF的观测结果与智利欧洲南部天文台和夏威夷W. M. Keck天文台的数据相结合，他们得出的结论是，它的质量小于海王星质量的3.4倍（或地球质量的58倍）。

独特的实验室

AU Mic提供了一个独特的实验室，用于确定系外行星及其大气的形成方式，以及它们如何与产生它们的碎片和气体盘相互作用。

科学家对他们的最新发现感到兴奋，因为很少有人知道像AU Mic这样的系统。在这些系统中，不仅探测系外行星很困难，而且非常罕见，因为与恒星的寿命相比，系统的行星形成周期相对较短。

AU麦克风系统靠近地球，因此看起来更亮，这使天体物理学家可以使用一系列仪器对其进行观测。例如SPIRou光谱仪。

蒙特利尔大学的项目科学家ÉEtienne Artigau说：“这种仪器具有极化功能，将使我们能够更好地区分恒星活动的影响，而这些活动常常与来自行星的信号相混淆。”“这将使我们能够准确地确定AU Mic b的质量，并知道这颗系外行星是更像一个大地球还是一个海王星双胞胎。”

其他iREx天文学家都热衷于尝试检测行星的大气层，并观察活跃恒星对其的影响。这些观察也可以使用SPIRou来完成。

AU Mic是年轻恒星协会的一部分，这些恒星大约在同一时间在同一地点形成。贝塔·皮克托里斯（Beta Pictoris），也就是它的名字而得名，它也有一个圆盘和两个已知的行星。

然而，恒星和行星的质量都大得多（分别是太阳质量的1.75倍，木星质量的11倍和9倍）。它们的演化似乎与AU Mic及其行星的演化方式不同。通过研究这两个具有许多共同特征的系统，科学家可以比较两种非常不同的行星形成情况。

iREX研究人员认为，毫无疑问，AU Mic的系统中仍然隐藏着许多惊喜。使用TESS对系统进行的进一步观察是否会确认其他行星的存在？由于强烈的恒星活动，行星的大气层放气了吗？这个系统与同年龄的其他人相比如何？这些都是未来研究的问题。

有关此研究的更多信息：

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参考：Peter Plavchan，Thomas Barclay，JonathanGagné，Peter Gao，Bryson Cale，William Matzko，Diana Dragomir，Sam Quinn，Dax Feliz，Keivan Stassun，伊恩（Ian），“围绕主序前恒星AU Microscopii的碎片盘中的一颗行星” JM Crossfield，David A.Berardo，David W.Latham，Ben Tieu，GuillemAnglada-Escudé，George Ricker，Roland Vanderspek，Sara Seager，Joshua N.Winn，Jon M.Jenkins，Stephen Rinehart，Akshata Krishnamurthy，Scott Dynes，John Doty，Fred Adams，Dennis A.Afanasev，Chas Beichman，Mike Bottom，Brendan P.Bowler，Carolyn Brinkworth，Carolyn J.Brown，Andrew Cancino，David R.Ciardi，Mark Clampin，Jake T.Clark，Karen Collins，Cassy Davison ，丹尼尔·福尔曼·麦基（Daniel Foreman-Mackey），埃莉斯·弗兰（Elise Furlan），埃里克·J·盖多斯（Eric J.Gaidos），克莱尔·Geneser，弗兰克·吉登斯，艾米莉·吉尔伯特（Emily Gilbert），瑞安·霍尔（Ryan Hall），科尔·海勒（Coel Hellier），托德·亨利（Todd Henry），乔纳森·霍纳（Jonathan Horner），安德鲁·霍华德（Andrew W. ，Matthew Kenworthy，John Kielkopf，David Kipping，Chris Klenke，Ethan Kruse，Natasha Latouf，Patrick Lowrance，B ertrand Mennesson，Matthew Mengel，Sean M. Mills，Tim Morton，Norio Narita，Elisabeth Newton，美国Nishimoto，Jack Okumura，Enric Palle，Joshua Pepper，Elisa V.Quintana，Aki Roberge，Veronica Roccatagliata，Joshua E.Schlieder，Angelle Tanner ，约翰娜·特斯克（Johanna Teske），CG蒂尼（CG Tinney），安德鲁·范德堡（Andrew Vanderburg），卡斯珀·冯·布劳恩（Kaspar von Braun），伯尼·沃尔普，杰森·王，沙龙·雪松·王，丹妮丝·威根，罗素·怀特，罗伯特·A·威特迈尔，邓肯·怀特，艾莉森·扬布罗德，张Zhang和佩里·齐伯曼，24 2020年6月，自然.DOI：
10.1038 / s41586-020-2400-z

关于研究

2020年6月25日在《自然》杂志上发表了“主序前恒星AU Microscopii周围的碎片盘中的一颗行星”。除了乔纳森·加涅（iREx，蒙特利尔大学，生命空间）之外，研究团队还包括乔治·梅森大学的第一作者彼得·普拉夫昌（Peter Plavchan）。第二作者托马斯·巴克莱（Thomas Barclay）是巴尔的摩县马里兰大学的副研究科学家，也是位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的TESS的副项目科学家。和其他82位合著者，包括前iREx成员David Berardo，现在是麻省理工学院的博士学位学生。