又发现两个新的超级地球

【博科园-科学科普】对太阳系外行星的研究已经有了一些非常有趣的发现。除了那些更大规模的太阳系外行星(aka)（超级木星和超级地球）跨越许多不同种类的行星，观测发现了多个行星系统。

K2-18b及其邻居，轨道位于狮子星座111光年远的红矮星k2-18。图片版权：Alex Boersma

这当然是在k2 - 18的情况下，位于狮子座的一个红矮星系统距离地球约111光年。利用ESO的高精度径向速度行星搜索器(HARPS)，一个国际天文学家团队最近正在研究这个系统中一个前发现的系外行星(k2 - 18b)。

这项研究的细节将会发表在《天文学和天体物理学》杂志上，该研究详细描述了他们的发现——“用竖琴来表征k2 - 18行星系统”。这项研究得到了加拿大自然科学与研究委员会(NSERC)的支持，以及来自蒙特利尔大学和麦吉尔大学的科学家和学生组成的研究系外行星研究所。

一颗超级地球围绕的恒星运行的概念图。图片版权：ESO/M. Kornmesser

由多伦多大学行星科学中心的博士生Ryan Cloutier和蒙特利尔大学的系外行星研究所(iREx)所领导的研究小组，包括来自日内瓦大学、格勒诺布尔大学和波尔图大学的成员。研究小组共同进行了一项关于k2 - 18b的研究，希望能描述这颗系外行星，并确定它的真实性质。

当k2 - 18b在2015年首次被发现时，它被发现在恒星的可居住区域内运行（适居带）。负责这一发现的团队还决定，在距离其恒星的距离上，k2 - 18b的表面接收到的辐射量与地球相当。然而最初对行星大小的估计让天文学家们无法确定这个行星究竟是一个超级地球还是一个迷你海王星。

Cloutier和他的团队试图描述行星的质量，这是决定它的大气性质和体积构成的必要步骤。为此他们利用HARPS摄谱仪获得了k2 - 18的径向速度测量值。这些测量结果使他们能够对之前发现的系外行星进行大量限制，但同时也揭示了一些额外的东西。

能够测量的质量和密度K2-18b是巨大的，但发现一个新的系外行星是幸运的，同样令人兴奋…如果能得到质量和半径，就可以测量地球的体积密度，可以知道大部分的行星是由什么组成的。

一个有着浓厚大气层的超级地球的概念图，这是科学家们现在所认为的k2 - 18b。图片版权：NASA/JPL

从本质上讲，径向速度测量显示K2-18b地球约8.0±1.9倍的质量和体积密度为3.3±3.3 g / cm³。这与地面(aka)是一致的。具有重要气体包膜和水质量分数等于或小于50%的行星。换句话说，它要么是一个拥有大气层的超级地球(像地球)，要么是“水世界”，有厚厚的冰层。

还发现证据“温暖”的第二个超级地球以K2-18c命名，是地球7.5±1.3倍的质量，9天的轨道周期和轴比K2-18b小约2.4倍。在重新检查从k2 - 18获得的原始光曲线后，他们得出结论，k2 - 18c没有被探测到，因为它有一个不在同一平面上的轨道。克劳蒂尔描述了这一发现：

当我们第一次把数据扔到桌子上时，试图弄清楚它到底是什么。必须保证信号不只是噪音和需要做细致的分析来验证，但看到最初的信号是一个好迹象有另一个星球…这不是尤里卡时刻，因为还需要验证数据。

不幸的是，新发现的k2 - 18c轨道离它的恒星太近了，因为它位于宜居带内。然而，k2 - 18b是否适宜居住的可能性仍然存在，这取决于它的体积构成。最后，该系统将受益于更多的调查，这些调查可能会涉及到NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)，该望远镜计划于2019年发射。

对超级地球与红矮星紧密相连的概念图，图片版权：M. Weiss/CfA

这些研究预计将解开关于这个星球的最新谜团，这就是地球或者是“水世界”。有了当前的数据无法区分这两种可能性，但是詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)可以探测大气层，看它是否有广阔的大气层，或者是一个被水覆盖的星球。

正如雷内·多恩(Rene Doyon)——近红外成像和无滑摄谱仪(NIRISS)的首席研究员，在JWST上的加拿大空间机构仪器，以及论文的合著者——解释道：使用这个望远镜有很多需求，所以必须小心谨慎地选择那些系外行星。k2 - 18b现在是大气研究的最佳目标之一。

在k2 - 18系统中发现了第二个超级地球，这也显示了多行星系统在m型(红矮星)周围的普遍程度。这个系统的接近程度，至少有一颗行星带着浓厚的大气层，也使它非常适合研究，这将会让天文学家更了解太阳系外行星大气层的性质。

期待在未来几年听到更多关于这颗恒星及其行星系统的消息！

知识：科学无国界，博科园-科学科普

参考：University of Toronto Scarborough，Astronomy and Astrophysics