天文学家发现距地球仅35光年的潜在宜居行星

L 98-59行星系统示意图：五颗小型系外行星紧密围绕这颗距离我们35光年的红矮星运行。前景是位于宜居带的超级地球L 98-59 f，本研究证实了它的存在。图片来源：蒙特利尔大学Benoit Gougeon

L 98-59距离地球仅35光年，其轨道上有三颗小型系外行星，这些行星于2019年由美国宇航局的TESS太空望远镜首次发现。后来，欧洲南方天文台的ESPRESSO光谱仪收集的径向速度数据发现了第四颗行星。这四颗行星的轨道极其接近其恒星，每颗行星的轨道距离都远短于水星绕太阳的轨道。

在蒙特利尔大学和 IREx 的查尔斯·卡迪厄 (Charles Cadieux) 的带领下，该团队重新审查了来自地面和太空望远镜的大量数据。这项努力使他们能够以前所未有的精度测量行星的大小和质量。

“这些新成果为我们描绘出了迄今为止最完整的L 98-59星系图景，”卡迪厄说道。“它有力地证明了我们能够通过结合太空望远镜和地球上的高精度仪器数据取得的成果，也为我们未来利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行大气研究提供了关键目标。”

该系统中所有行星的质量和大小都与类地行星系统相符。最内侧的行星L 98-59 b，其大小仅为地球的84%，质量约为地球的一半，使其成为少数已知参数已得到精确测量的亚地球行星之一。

这两颗内行星可能由于潮汐加热而经历极端的火山活动，类似于太阳系中木星的火山卫星木卫一。与此同时，第三颗行星密度异常低，可能是一颗富含水的“水世界”，与我们太阳系中的任何行星都不同。

精确的测量结果显示，内行星的轨道几乎是完美的圆形，这对于未来的大气探测来说是一种有利的结构。

“L 98-59 拥有丰富的岩石行星和各种行星成分，为解决该领域一些最紧迫的问题提供了一个独特的实验室：超级地球和亚海王星是由什么构成的？围绕小恒星形成的行星是否有所不同？围绕红矮星的岩石行星能否长期保留大气层？” 该研究的共同作者、蒙特利尔大学教授兼 IREx 主任 René Doyon 补充道。

这项研究的关键突破之一是确认了L 98-59系统中存在第五颗行星。这颗行星被命名为L 98-59 f，它并非凌日恒星——这意味着它并非直接从我们和恒星之间穿过——但它的存在是通过恒星运动的细微变化揭示出来的，这些变化是利用HARPS（高精度径向速度行星搜索器）和ESPRESSO数据探测到的径向速度测量值得出的。

L 98-59 f 接收的恒星能量与地球从太阳接收的恒星能量大致相同，这使其稳稳地处于温带或宜居带内，即水可以保持液态的区域。

“在如此紧凑的系统中发现一颗温带行星，这一发现尤其令人兴奋，”卡迪厄说道。“它凸显了系外行星系统的显著多样性，并增强了研究低质量恒星周围潜在宜居行星的可行性。”

该团队并没有请求新的望远镜时间，而是依靠美国宇航局的 TESS 太空望远镜、位于智利的ESO的 HARPS 和 ESPRESSO 光谱仪以及詹姆斯·韦伯太空望远镜的丰富数据档案取得了这些发现。

他们采用了 IREx 研究人员于 2022 年推出的新型逐线径向速度分析技术，显著提高了数据的精度。通过结合该技术与团队开发的新型温差指示器，他们能够精确地从数据中识别并去除恒星活动信号，从而以前所未有的细节揭示行星信号。

通过将这些增强测量结果与詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的凌日分析相结合，该团队将已知行星的质量和半径估计精度提高了一倍。

“我们开发这些技术是为了释放档案数据中隐藏的潜力，”该研究的合著者、蒙特利尔大学研究员艾蒂安·阿蒂高 (Étienne Artigau) 补充道。“它还凸显了改进的分析工具如何让我们能够利用那些有待重新审视的数据，改进先前的发现。”

这些结果证实了 L 98-59 是探索岩石行星多样性以及最终寻找生命迹象的最引人注目的附近系统之一。

它距离地球较近，恒星体积较小，行星组成和轨道范围广泛，使其成为 JWST 大气跟踪的理想候选者，IREx 团队已经开始了这项工作。

“凭借这些新成果，L 98-59 加入了我们期望在未来几年内更详细地了解的邻近致密行星系统行列，”该研究的合著者、蒙特利尔大学博士生亚历山大·卢鲁 (Alexandrine L'Heureux) 说道。“很高兴看到它与 TRAPPIST-1 这样的系统并肩作战，共同探索围绕红矮星运行的小行星的性质和形成过程。”

编译自/scitechdaily