一顆獨特的系外行星

自 2018 年 4 月發射以來，肩負著尋找系外行星世界的凌星系外行星巡天衛星（TESS）不斷傳來令人興奮的結果。目前，TESS 已經公布的候選系外行星已經超過 5000 多顆。

最近，一個國際天文學家團隊公布他們發現了一顆有著非常獨特性質的系外行星，名為 TOI-1452 b。他們的工作是基于 TESS 先前捕捉到的一個其亮度每隔 11 天就會略有下降的信號。在對這一信號進行后續的觀測與分析之后，天文學家認為，系外行星 TOI-1452 b 很可能是一顆 " 海洋行星 "，即一顆完全被厚厚的水所覆蓋的水世界。

TOI-1452 b 表面的藝術構想，它可能是一個 " 海洋行星 "。（ 圖 /BENOIT GOUGEON / UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL）

繞雙星系統運行

為了確定由 TESS 最先捕捉到的這一信號的類型和一些基本特征，天文學家先對這一候選行星進行了地面觀測。他們利用加拿大的莫干迪克峰天文臺（OMM），確定了它是一顆繞恒星 TOI-1452 旋轉的系外行星。

宿主星 TOI-1452 是天龍座的一個雙星系統中的其中一顆恒星，這一雙星系統由兩顆大小相近的恒星構成，而 TOI-1452 是這個雙星系統中更大的那顆，距離地球約 100 光年之遠。

TOI-1452 比太陽要小得多，在雙星系統中，它和與它互相環繞的伴星相距非常近，大約只隔 97AU（1AU=1.495978707×10¹¹ m），是太陽和冥王星之間距離的 2.5 倍。

在 TESS 的視野中，這個雙星系統只是一個小小的光點。但 OMM 上裝載著有著極高分辨率的儀器，足以識別這個光點實際上是由兩個天體構成的。此外，由 OMM 拍攝的圖像顯示，系外行星 TOI-1452 b 的確是圍繞 TOI-1452 運行，這一結果也被另一個研究團隊的后續觀測所證實。

TOI-1452 b 的基本性質

為了確認系外行星 TOI-1452 b 的一些基本性質，研究人員用安裝在夏威夷的CFH 望遠鏡對這一系統進行了觀測。CFH 望遠鏡上所裝載的紅外儀器，是研究像 TOI-1452 這類低質量恒星的理想選擇，在紅外波段，這些恒星能閃耀出最明亮的光芒。

但即便如此，研究人員也用了超過 50 個小時的觀測時間才得以估算這顆行星的質量。除了高水平的觀測之外，研究人員還開發了一種強大的分析方法，被稱為逐線法（LBL 法）。利用這種方法，天文學家可以對有著許多有著干擾信號的數據進行清理，從而揭示行星的微弱特征。

（視頻 /UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL）

他們發現，這是一顆比地球大 70% 左右的行星，質量約為地球的 5 倍。研究人員還通過分析了宿主星的組成，來幫助確定這顆行星的內部結構。他們發現，TOI-1452 b 可能像地球一樣由巖石組成，但從它的半徑、質量和密度來看，它很可能是一個完全有別于地球的世界。

最佳的海洋行星候選

鑒于 TOI-1452 b 與其宿主星的距離，研究人員認為這顆系外行星表面的溫度既不會太熱也不會太冷，液態水可以在其表面存在。從半徑和質量來看，它的密度遠遠低于人們對一顆基本由金屬和巖石組成的行星（比如地球）的預期。因此，TOI-1452 b 被認為很可能是一顆 "海洋行星"。

近年來，天文學家已經確定了許多大小在地球和海王星（約 3.8 倍地球質量）之間的系外行星的半徑和質量。他們發現，其中一些行星可能有著非常特別的結構組成，因為從密度來看，它們的大部分質量應該是由一些更輕的物質——比如水——組成的。這些假想的富含水的行星世界，就被稱為海洋行星。

與之相對的是，地球大體上是一個非常 " 干燥 " 的星球。盡管地球表面的約 70% 都被海洋覆蓋，并有時被我們稱為藍色星球，但水實際只占地球質量的很小一部分——不到 1%。這與一些系外行星上的情況相比是非常稀少的。

通過對 TOI-1452 b 進行內部建模分析后，研究人員認為，在這顆行星上，水可能占全部質量的 30%，這一比例與太陽系中的一些行星的衛星，如木衛三和木衛四，以及土衛六和土衛二，非常類似。可以說，TOI-1452 b 是迄今為止最佳的海洋行星候選。

進一步確認

TOI-1452 b 是已知的少數幾個具有海洋行星特征的溫帶行星之一。但若要確認這一推測，研究人員希望能夠利用詹姆斯 · 韋布空間望遠鏡（JWST）來對 TOI-1452 b 進行進一步觀測。研究人員表示，這顆行星有著得天獨厚的觀測優勢，因為它位于望遠鏡可以全年觀測的天空區域。而且它離地球足夠近，因此天文學家有望通過研究它的大氣層，來更確切地了解它的性質。

現在，研究團隊非常期待用 JWST 對其進行觀測將來更好地理解 TOI-1452 b。他們將盡快預定時間，讓 JWST 來對這個奇怪而奇妙的世界一探究竟。