在系外行星研究领域中,有一个公认的核心困境:
我们已经确认了约6200颗系外行星,但真正适合做大气精细研究的邻近温和岩质行星,却没有几个,尤其是银河系中数量最多的红矮星,虽是寻找岩质行星的最佳目标。
但那些红矮星大多活跃度极高,耀斑、黑子活动会彻底掩盖行星的大气信号,这让我们的观测很难进行。
而2026年2月发表于预印平台的研究,一个国际天文学家团队发现了一个近乎完美的样本:TOI-1080 b。
这是围绕一颗极其安静的红矮星运行的岩质行星,未来极有可能成为韦伯空间望远镜的重点观测目标。
这颗行星的宿主星TOI-1080,距离我们约83光年,是一颗光谱型为M4V的中型红矮星。
它的体型和能量远小于太阳,半径仅为太阳的1/5,质量不到太阳的1/6,表面有效温度只有3065开尔文,比太阳低了近2500度。
最珍贵的特质是它的极度稳定,根据光谱和测光数据,这颗恒星的年龄至少有50-70亿年,比太阳的年龄还要长,它的表面几乎没有可探测的耀斑和黑子活动,光度波动极小,这完美避开了红矮星最让天文学家头疼的活动污染问题,为后续行星大气观测扫清了最大障碍。
其实在很早之前,NASA的凌日系外行星巡天卫星苔丝,就已经在这颗恒星的测光数据中捕捉到了这颗行星的信号,每隔3.97天,恒星的亮度就会出现一次小幅下降,这正是行星凌日的典型特征(当行星从恒星与地球之间穿过时,会挡住一小部分星光)。
但要确认这个信号来自一颗真正的行星,而非背景食双星、伴星干扰、尘埃等的虚假信号,团队花费了数年时间,动用了全球多地的顶尖观测设备,从智利帕瑞纳天文台的SPECULOOS望远镜阵列、拉西拉天文台的TRAPPIST-South与ExTrA望远镜,到拉斯昆布瑞天文台的全球望远镜网络,再到麦哲伦6.5米望远镜的高分辨率光谱观测等等,在彻底排除了所有干扰可能后,最终通过严格的统计验证,从而证实了这颗行星的真实性。
TOI-1080 b是一颗标准的类地岩质行星,半径为地球的1.20倍,刚好落在学界公认的岩质行星阈值以内,大概率拥有和地球类似的硅酸盐岩石内核与结构。
它的公转周期仅有3.97天,也就是说,在这颗行星上,一整年的时长还不到地球上的一个星期。
尽管它到宿主星的距离仅有0.027天文单位,还不到水星到太阳距离的7%,但得益于宿主星的低温,它的平衡温度仅为368开尔文(约95摄氏度),也算是一个温和的环境(当然这是和已发现的其它行星比较)。
目前,团队通过欧洲南方天文台高精度近红外光谱仪的观测,给出了这颗行星质量的上限,不超过10.7倍地球质量。
而根据岩质行星的质径关系估算,它的真实质量大概率在1.75倍地球质量左右,未来通过甚大望远镜光谱仪,天文学家仅需数十小时的观测,就能完成对它质量的精确测量。
这次研究更让学界兴奋的是它极高的大气观测潜力。
计算显示,TOI-1080 b的透射光谱度量,比已经被韦伯望远镜选中的TOI-700 b/d/e、LP 890-9系统行星还要高,就连专门为岩质行星大气观测设立的韦伯和哈勃岩质世界项目,它的优先级分数也超过了项目中9个目标里的4个。
虽然它位于宿主星宜居带的内侧,它大概率会经历失控温室效应,难以留存表面液态水,但也正因如此,它可能拥有一层厚厚的由水光解产生的富氧大气,或是以二氧化碳为主的大气,刚好可以用来验证我们对岩质行星大气演化的理论模型。
团队也对整个行星系统做了全面排查,通过注入恢复测试,排除了轨道周期7.7天以内、半径大于0.9倍地球的其他凌日行星,也排除了周期19天以内、半径大于1.4倍地球的行星。
至于更长周期,可能位于宜居带内的行星,还需要后续的长期监测才能确认或排除。
在当下,韦伯对红矮星周围岩质行星的大气观测,大多只得到了无特征的平坦光谱,尚未有明确的大气探测结果。
而TOI-1080 b的出现,则为我们提供了一个全新的、低干扰优质样本,未来的后续观测,很可能会帮我们揭开岩质系外行星大气的神秘面纱,为我们理解类地行星的演化补上关键的拼图。
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