艺术家描绘的围绕红矮星运行的超级地球表面

天文学家发现了一颗环绕一颗M型矮星(红矮星)运转的新的超级地球，距离地球约137光年。

这颗行星被命名为TOI-715b，它的半径约为地球的1.55倍，位于该星的适居带内。该系统中还有另一个可能的行星候选对象，其大小与地球相似，若确认存在，将成为TESS迄今发现的最小适居带行星。

TOI-715是一颗普通的红矮星，质量约为太阳的四分之一，半径约为太阳的四分之一。TOI-715b靠近恒星，它的轨道周期只需19天。由于红矮星比太阳暗淡得多，这使得这颗超级地球位于保守的适居带内。

新研究发表在《皇家天文学会月报》上，题为"TOI-715所属的适居带内1.55倍地球半径行星，M4星位于黄道南极"，该研究的主要作者是伯明翰大学物理与天文学院的乔治娜·德兰斯菲尔德(Georgina Dransfield)。

适居带是一种粗糙的识别可能有液态水行星的方法。其边界模糊不清，有时甚至存在矛盾，因为恒星的光谱类型、行星的反照率、质量甚至其大气层的云量都可能决定行星是否拥有液态水。

保守的适居带(CHZ)的概念更有帮助。这源自2014年Kopparapu等人的一篇论文。这是恒星周围的一个区域，在这一区域内，岩石行星接收到的太阳辐射热量相当于地球的42%至84.2%。任何接收到这么多能量的岩石行星都处于CHZ内，无论距离有多近。

发现处于恒星的适居带内的超级地球总是激动人心的。它激发了我们对其他行星的好奇心，以及一些可能存在其他生命的可能性。因此，它们比像热木星这样的行星更具有吸引力，比方说后者根本无法拥有液态水或生命，甚至最顽强的嗜热微生物都无法在热木星那恶劣的环境中生存。

但这一发现之所以激动人心还有其他一些原因。

“终于，JWST时代已经到来，随之而来的是关于外行星大气详细表征的时代。”— 来自《TOI-715所属的适居带内1.55倍地球半径行星，M4星位于黄道南极》。

自我们开始发现成千上万的外行星以来，天文学家已经看到了这些行星族群的一些趋势。他们注意到了一个在1.5和2倍地球半径之间的小型行星族群的间隙。这被称为小行星半径间隙或亚海王星半径间隙(也称为富尔顿间隙和光照蒸发谷)。在1.55倍地球半径处，TOI-715b就处在间隙之内。

在这个半径间隙内没有行星形成是非常不可能的。行星必须从较大的体积开始，并且失去质量才能最终位于该间隙之内。因此，富尔顿间隙告诉我们一些关于一些行星如何失去质量的信息。

天文学家认为在这个间隙内的行星最初体积更大，但它们的恒星通过光照蒸发剥夺了它们的一些质量而使它们缩小。这就是为什么它有时被称为光照蒸发谷。目前对于这一谷、以及光照蒸发方面有很多不确定性，天文学家希望研究谷中的行星以了解更多相关信息。

“半径谷的重要性在于它有潜力让我们了解行星形成和后期演化，因此，位于该间隙内的行星对于深化我们对于深刻雕琢行星的因素了解至关重要。”作者解释道。

对于M型矮星是否存在这样的半径间隙还存在一些不确定性。M型矮星可能存在密度间隙而非半径间隙的可能性。作者写道，"然而，路克和帕莱(2022年)的最新研究表明，M型矮星的行星可能存在一个密度间隙而非将小行星分为两类(岩质行星和水世界)的半径间隙。"

无论是半径间隙还是密度间隙，TOI-715b都应该能够告诉我们有关外行星、光照蒸发以及红矮星周围外行星分布性质的一些信息。但要发现其告诉我们的内容需要进一步进行详细的观测。这是这颗超级地球如此具有吸引力的第二个原因。

自我们开始发现外行星以来，科学家们一直期待着詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)运行的一天。

“终于，JWST时代已经到来，随之而来的是关于外行星大气详细表征的时代。”作者在论文中写道。JWST有能力观测外行星大气的光谱并确定其中含有的成分。尽管JWST拥有强大的观测能力，但是一些目标相对于其他更适合进行透射光谱学的观测。

TOI-715b是一个极好的目标，因为它靠近其恒星。由于TOI-715是一颗较小的红矮星，并且该行星绕其运转周期仅为19天，行星在其恒星前面的凌日更深且更频繁。这意味着JWST观测该行星大气时不需要太长的时间，特别适合有效利用JWST的观测时间。

这颗超级地球是否可能适合居住？在缺少JWST的光谱学观测的情况下，我们只能进行推测。它位于保守的适居带内，但这并不能让我们更进一步。尽管如此，里面还是有一些希望的迹象。

TOI-715比太阳稍老，约66亿岁。根据作者的说法，该恒星表现出“低程度的磁活动”。这可能是为什么与年轻的M型矮星相比，该恒星在TESS光变曲线中没有出现耀斑。红矮星以极其剧烈的耀斑而著称，这种耀斑可能会让行星失去生命活力，同时还能够剥离大气层，这也可能是该外行星光照蒸发谷的原因。

TOI-715还可能还存在另一个行星。目前它只是一个名为TIC 271971130.02的候选对象，但需要后续观测来确认。

TOI-715系统是一个值得深入研究的目标。TOI-715b正在等待它的机会，但最终JWST将会观测它的大气。如果那些结果支持适居性，天文学家的兴奋之情将会不断加深。同时，我们可能会对半径间隙或密度间隙有更深入的了解，这是对外行星更全面了解的一个障碍。

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。

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