科学探索|科学家发现一颗火星大小的行星绕其恒星一周不到10小时科学家发现一颗火星大小的行

根据一项新研究，科学家们利用宾夕法尼亚州立大学宜居带行星探测仪（HPF）验证了一个与一颗M型红矮星极其接近的火星大小天体的行星性质。这颗行星最初在开普勒太空望远镜收集的数据的自动搜索中被归类为假阳性，它的大小约为地球的一半，与它的主星如此接近，以至于它的轨道运行时间不到10小时。

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如果它绕着一颗和我们的太阳一样大的恒星运行，它就会掠过这颗恒星的日冕--由极热的等离子体组成的光环，延伸到恒星的表面之外。它是已知的具有超短周期轨道的最小的行星，可以帮助天文学家了解这些罕见行星是如何形成的。
由宾夕法尼亚州立大学科学家领导的研究小组撰写的一篇描述这一发现的论文出现在网上，并已被接受在《天文学杂志》上发表。
宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学研究生、该论文的主要作者Caleb Ca?as说：“超短周期行星--轨道周期小于一天的行星--极为罕见。只有少数几颗被探测到围绕M型红矮星运行，M型矮星是小型的、凉爽的恒星，其大小和亮度只有我们太阳的一小部分。我们还不确切知道这些行星是如何形成的，因此像这样的发现对于帮助我们约束潜在的形成方案非常重要。”
【科学探索|科学家发现一颗火星大小的行星绕其恒星一周不到10小时】开普勒太空望远镜通过观察银河系一个大区域内的恒星，寻找系外行星--我们太阳系以外的行星。它寻找恒星亮度的微小下降，这可能表明恒星的部分光线被一颗在其轨道上经过的候选行星所阻挡。亮度下降持续的时间是候选行星和宿主恒星之间分离的标志，也是该行星是否适合居住的标志。这些亮度的下降（称为“凌日”），然后将由一个自动系统进行审查，以确定潜在的假阳性。
开普勒望远镜在M型红矮星KOI-4777的亮度上观察到了光线变暗，但是变暗是如此短暂，以至于自动审核系统最初认为这是一个假阳性。宾夕法尼亚州立大学杰出高级学者、天文学和天体物理学以及统计学教授 Eric Feigelson和他的天体统计学团队开发了一种新的统计分析技术，在开普勒数据集中的正确周期内独立检测到这颗行星。后来，对开普勒数据中潜在的误报进行了人工检查，确定KOI-4777的亮度下降实际上代表了一个潜在的行星系统，其轨道周期为0.412天，或大约9.9小时。
宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学教授、论文作者Suvrath Mahadevan说：“我们使用宜居带行星探测仪，一个安装在德克萨斯州麦克唐纳天文台的霍比-埃伯里望远镜上的高精度天文光谱仪来观察这个系统。鉴于这颗行星离它的主星有多近，它不太可能是可居住的，但是我们从一开始就知道，我们将能够通过HPF了解到远不止是可居住的行星。HPF的精确性使我们能够从统计学上验证这颗被称为KOI-4777.01的行星，并开始确定其特性。”
围绕恒星运行的行星会产生微小的引力，导致恒星“摆动” 。这种“摆动”导致恒星发出的光的波长因多普勒效应而发生微小的变化，就像救护车在你身边飞驰时警报器的音调发生变化一样。HPF旨在探测M型红矮星发射的近红外光的这些轻微的波长变化。
Ca?as说：“凭借HPF光谱仪的精确度，我们能够通过排除其他潜在的信号来源，如其他行星或附近的恒星，来验证KOI-4777.01确实是一颗行星。尽管我们还不能确定这颗行星的质量，但我们可以将其限制在地球质量的三分之一左右--如果它完全由铁组成，即我们期望行星自然形成的致密材料，那么它的质量就是这样。这使得它成为迄今为止观察到的最小的超短周期行星。发现更多这样的行星对于了解这些罕见的行星是如何形成的非常重要。”