公民科学家在大约379光年外发现一颗不太热的木星大小系外行星

由美国加州理工学院的行星天文学家保罗·达尔巴（Paul Dalba）博士领导的一队研究小组公布研究结果，即在距离天龙座方向约379光年的地方发现一颗系外行星TOI-2180 b。 不仅是专业的天文学家，还有正在分析美国航天局凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）观测数据的公民科学家，在TOI-2180 b的发现中大有贡献。

据研究小组介绍，TOI-2180 b的质量约为木星的2.8倍，直径与木星几乎相同，还有一颗比太阳稍大的恒星TOI-2180（质量是太阳的1.01倍，估计公转一周需时260.8地球日）。 轨道半长轴约0.828天文单位（地球到太阳距离的约83%，轨道偏心率约0.37），平均地表温度估计约摄氏170度. TOI-2180 b的平均密度高于木星，根据电脑模型分析，重元素（比氢和氦重的元素）的总质量相当于10个地球（约木星质量的三分之一） 。 这比我们估计的木星内部的重元素要多得多。

达尔巴注意到TOI-2180 b存是来2010年以来担任公民科学家。 汤·雅各（Tom Jacobs），一位前美国海军军官。 雅各参加由几位公民科学家和两位资深天文学家组成的视觉调查小组，并使用由公民科学家艾伦·施密特（Allan Schmitt）开发的名为LcTools的程序给凌日系外行星巡天卫星。 我正在检查观测数据。 凌日系外行星巡天卫星是2018年4月发射的太空望远镜，主要用于探测系外行星。 大多数系外行星无法直接观察到，但凌日系外行星巡天卫星使用掩星观察中的凌日法捕捉当行星在恒星前方发生一种称为凌日现象时恒星的亮度如何变暗。 我用它来间接探测到系外行星的存在。

2020年2月1日正在检查凌日系外行星巡天卫星观测数据的雅各布说，TOI-2180的亮度在2019年12月为0。 我注意到它光度有时暗了5%，然后在大约24小时后恢复到原来的亮度。 雅各注意到的亮度变化也可能是系外行星凌日造成的，因此视觉调查组立即将检测到的变暗传达给新墨西哥大学的助理教授达尔巴和黛安娜·德戈米（Diana Dragomir）。

然而凌日系外行星巡天卫星只观察到一次TOI-2180的亮度变化。 凌日系外行星巡天卫星专注于每个天区的观测大约一个月，每个观测天区是24度x96度的区域，在整个天空中划分为26个观测天区。 因此，如果系外行星的轨道周期短于每个观测天区的观测周期，则有可能检测到多次凌日，但如果轨道周期长于观测周期，则只能检测到一次凌日（取决于时间）。 它甚至无法检测到。

达尔巴说：「根据经验，你需要检测三次凌日，然后才能相信你找到一颗系外行星，通过检测多个凌日来消除误报的可能性是理想
的。 因此，达尔巴等人通过另一种称为径向速度法（Doppler shift method）的方法确认TOI-2180 b 的存在。 研究小组在加州的利克天文台（Lick Observatory）和夏威夷的凯克天文台（W. M. Keck Observatory）总共进行了27小时的观测，历时500多天，随着地球的自转微微摇晃一圈，我们成功估算出了质量和公转TOI-2180 b的运动轨迹。

该团队想在行星返回确认轨道时，再次观测行星的凌日现象，但是却侦测不到。 由于缺乏明确的观测重复性，因此为轨道的长度设定界限，估算周期大约为261天。美国航天局表示，根据这个估计，他们预测凌日系外行星巡天卫星将在2022年2月再次看到这颗行星在它的母恒星前面经过。

【图：美国太空总署;文：节译自太空网页】研究全文刊登在2022年1月13日出版的《天体物理学报》;标题是：The TESS-Keck Survey.VIII. Confirmation of a Transiting Giant Planet on an Eccentric 261 Day Orbit with the Automated Planet Finder Telescope

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