用SPIRou仪器和TESS卫星探测到，围绕低质量恒星运行的小行星
原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀
图1：SPIRou仪器集成到加拿大 - 法国 - 夏威夷望远镜期间。图片来源：S. Chastanet，OMP/IRAP/CNRS
自从1995年发现一颗行星围绕太阳以外的恒星运行以来，系外行星学的研究彻底改变了我们对行星系统的认识。安装在加拿大 - 法国 - 夏威夷望远镜上的SPIRou仪器为这些结果做出了贡献，特别是通过观察TESS天文台卫星确定的可能行星。
通过结合来自两个仪器的数据，发现了行星TOI-1695b，并且是SPIRou揭示的新的亚海王星和超级地球类型的行星之一，围绕比太阳质量更小，温度更低的恒星，由一个国际团队发现，其中巴黎天体物理学研究所在其中发挥了重要作用。这些结果促进了对太阳系中不存在的这些类型的行星的更好理解。
几个世纪以来，只有太阳系的行星是已知的和观察到的：四颗远离太阳的巨大行星，以及四颗离我们恒星更近的大地行星（包括地球）。在现代19世纪和20世纪的思想中，似乎很可能许多（如果不是所有其他）恒星也拥有行星;由于我们的观察手段无法获得，这些仍然属于想象或科幻小说的领域。因此，不知道这些可能的太阳系外行星是否真的存在，是否与太阳系的行星相似，或者具有不同的性质。
1995年，天文学家米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）在上普罗旺斯天文台首次发现了太阳系外行星，后来获得了诺贝尔物理学奖，情况发生了变化。此后开发了新的文书;它们使数千颗系外行星的探测和表征成为可能，彻底改变了我们对行星系统的知识，特别是它们的形成和演化。
图2：莫纳克亚山顶上的CFHT望远镜。资料来源：J.-C.奎兰德雷，TCFH
其中，法国和巴黎天体物理研究所为安装在夏威夷大岛上的加拿大-法国-夏威夷望远镜（图2）的SPIRou仪器（图1）的开发做出了重大贡献。它是一种在红外范围内工作的分光偏振仪。这使得在比太阳更小、更小、更冷的恒星周围寻找行星成为可能，红矮星（它们的温度在2500到4000°C之间，而太阳的温度在5500°C之间）。
它还使得研究这些小恒星的磁活动成为可能，这些小恒星是我们银河系中数量最多的恒星。科学团队特别使用SPIRou来表征候选行星（可能是行星的物体），这些行星已被美国宇航局天文台卫星凌日系外行星测量卫星（TESS）在红矮星周围确定，并且应该用SPIRou进行观察以确定它们的性质。
正是在这种背景下，巴黎天体物理学研究所的研究人员，包括弗拉维安·基弗（IAP的合作者和前博士后研究员），Eder Martioli（IAP副研究员和IAP前博士后研究员），Guillaume Hébrard（CNRS高级研究员），Alain Lecavelier des Étangs（CNRS高级研究员）和Pierre-Cécil König（IAP前博士生）介绍了新行星TOI-1695b的发现和表征， 在国际团队内进行。这项工作发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
这颗新行星的大小仅为地球的两倍，但质量却是地球的六倍，其密度略低于地球。它属于亚海王星类型（比海王星小一点的行星）。然而，它的温度比海王星高几百度，它的大气中很可能含有大量的氢、氦和水蒸气。最后，这颗行星在三天内绕着它的红矮星转（图3）。
图3：用SPIRou测量的恒星TOI-1695的径向速度显示恒星移开并周期性地接近我们。这些变化使得探测和表征它承载的亚海王星型行星TOI-1695b成为可能（Kiefer等人，2022）。事实上，径向速度法是探测和表征太阳系外行星的间接方法。它基于行星和恒星之间的引力相互作用：如果它主要是围绕其恒星旋转的行星，而恒星的质量要大得多，那么行星仍然会稍微干扰其恒星的运动。通过非常精确地测量恒星的运动，特别是它的径向速度，我们可以推断出它拥有一颗围绕它运行的行星。资料来源：基弗等人 （2023）
此前，同一团队已经宣布了超级地球TOI-1452b（发表在《天文学杂志》上）和亚海王星TOI-1759b（发表在《天文学与天体物理学》上）的发现。与TOI-1695b一样，这两颗行星围绕一颗红矮星运行。这三颗行星的大小是地球的1.7到3.1倍，质量是地球的五到七倍。因此，它们是地球和海王星之间的中间行星，但它们更接近它们的主星（从600万到1800万公里，而地球 - 太阳距离为1.5亿公里）。
虽然这些类型的行星在太阳系中是不存在的，但观测计划多年来已经表明，这些超级地球和亚海王星在我们的银河系中仍然很丰富。这些用SPIRou探测和表征的新行星将使人们有可能更好地了解这个新的行星种群。它提出了一个问题，即在它们的形成历史中，尽管质量相似，但有些行星如何成为气态行星或岩石行星。回答这个问题可以帮助解释太阳系行星的二分法，小地行星和气态巨行星之间的二分法。
原标题：《『用SPIRou仪器和TESS卫星探测到的围绕低质量恒星运行的小行星》