TRAPPIST-1行星的最新觀察引發(fā)了對(duì)恒星“污染”的擔(dān)憂

今年早些時(shí)候，詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡粉碎了銀河系中發(fā)現(xiàn)的最像地球的系外行星之一的生命希望。

TRAPPIST-1b，一個(gè)質(zhì)量是地球的1.4倍，半徑是地球的1.1倍的世界，只是40光年遠(yuǎn),沒有可檢測(cè)的氣氛保護(hù)它免受主星的灼熱輻射。

然而，使用中紅外光度觀測(cè)得出的這一發(fā)現(xiàn)并不出乎意料;這項(xiàng)研究更多的是在比我們通常做的溫度更低的情況下對(duì)一個(gè)更小的巖石世界進(jìn)行仔細(xì)研究。

現(xiàn)在，新的JWST近紅外光譜觀測(cè)正在進(jìn)行中 - 它們表明系外行星主星的行為可能會(huì)干擾我們對(duì)該系外行星進(jìn)行精確測(cè)量的能力。

TRAPPIST-1b仍然不適合我們所知道的生命居住，請(qǐng)注意。但由蒙特利爾大學(xué)的天文學(xué)家奧利維亞·林（Olivia Lim）領(lǐng)導(dǎo)的這一發(fā)現(xiàn)表明，恒星污染可能會(huì)對(duì)與系外行星無(wú)關(guān)的分子產(chǎn)生錯(cuò)誤檢測(cè)。

“我們的觀測(cè)沒有看到TRAPPIST-1 b周圍大氣的跡象。這告訴我們這顆行星可能是一塊裸露的巖石，大氣層高處有云層，或者有一種非常重的分子，如二氧化碳，使大氣太小而無(wú)法探測(cè)。天體物理學(xué)家瑞安·麥克唐納說(shuō)密歇根大學(xué)。

“但我們確實(shí)看到的是，恒星絕對(duì)是主導(dǎo)我們觀測(cè)的最大影響，這將對(duì)系統(tǒng)中的其他行星做同樣的事情。

問(wèn)題在于，恒星不只是一直以均勻的亮度坐在那里。星斑可導(dǎo)致變暗;光斑是明亮的斑點(diǎn)。恒星亮度的這些變化會(huì)對(duì)系外行星大氣的光譜觀測(cè)產(chǎn)生影響。

當(dāng)系外行星在我們和它的主星之間凌日時(shí)，就會(huì)進(jìn)行這樣的觀測(cè)。這會(huì)導(dǎo)致恒星的光線微微變暗;但是一些星光穿過(guò)行星盤邊緣周圍的系外行星大氣層。

科學(xué)家可以尋找系外行星凌日時(shí)光譜的變化，并利用這些變化來(lái)尋找吸收和重新發(fā)射特定波長(zhǎng)光的分子的特征。

如果恒星的光芒從未改變，那將很容易。但研究人員發(fā)現(xiàn)，恒星活動(dòng)會(huì)嚴(yán)重污染光譜觀測(cè)。

“除了來(lái)自恒星斑點(diǎn)和光斑的污染外，我們還看到了恒星耀斑，這是一種不可預(yù)測(cè)的事件，在此期間恒星看起來(lái)更亮了幾分鐘或幾小時(shí)。林 說(shuō).

“這種耀斑影響了我們對(duì)行星阻擋光量的測(cè)量。恒星活動(dòng)的這種特征很難建模，但我們需要考慮它們，以確保我們正確解釋數(shù)據(jù)。

該團(tuán)隊(duì)對(duì)恒星污染進(jìn)行了建模，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩次分析：第一次去除了恒星污染，第二次完好無(wú)損。兩個(gè)結(jié)果看起來(lái)非常相似;也就是說(shuō)，帶有TRAPPIST-1b的頻譜與沒有TRAPPIST-1b的頻譜或多或少相同。

這證實(shí)了早期的中紅外光度測(cè)量結(jié)果，該結(jié)果顯示系外行星沒有大氣層。但該團(tuán)隊(duì)的工作也表明，在分析數(shù)據(jù)之前考慮恒星污染的重要性。

這是一件好事，現(xiàn)在想通了。TRAPPIST-1系統(tǒng)有七顆系外行星，其中三個(gè)位于恒星的宜居帶 - 在一個(gè)很好的溫帶距離，對(duì)于我們所知道的生命來(lái)說(shuō)，既不太熱也不太冷。JWST尚未研究這些宜居帶世界，但現(xiàn)在我們知道恒星污染可能會(huì)扭曲結(jié)果，科學(xué)家們可以考慮到這一點(diǎn)。

“鑒于缺乏恒星模型保真度，”研究人員得出結(jié)論，“需要對(duì)主星進(jìn)行額外的理論工作和/或觀測(cè)，以便更好地約束恒星污染對(duì)未來(lái)透射光譜的貢獻(xiàn)。

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快報(bào).

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