科學家已經確認附近的 L 98-59 系統中存在一顆可能適合居住的第五顆行星，揭示出可能擁有水或火山活動的多樣化巖石世界。特羅蒂埃系外行星研究所 (IREx) 的一個研究小組完成了迄今為止對鄰近紅矮星 L 98-59 的行星系統最詳細的研究。他們的分析證實，該恒星的宜居帶內存在第五顆行星，該區域的條件可能支持液態水的存在。

L 98-59行星系統示意圖：五顆小型系外行星緊密圍繞這顆距離我們35光年的紅矮星運行。前景是位于宜居帶的超級地球L 98-59 f，本研究證實了它的存在。圖片來源：蒙特利爾大學Benoit Gougeon

L 98-59距離地球僅35光年，其軌道上有三顆小型系外行星，這些行星于2019年由美國宇航局的TESS太空望遠鏡首次發現。后來，歐洲南方天文臺的ESPRESSO光譜儀收集的徑向速度數據發現了第四顆行星。這四顆行星的軌道極其接近其恒星，每顆行星的軌道距離都遠短于水星繞太陽的軌道。

在蒙特利爾大學和 IREx 的查爾斯·卡迪厄 (Charles Cadieux) 的帶領下，該團隊重新審查了來自地面和太空望遠鏡的大量數據。這項努力使他們能夠以前所未有的精度測量行星的大小和質量。

“這些新成果為我們描繪出了迄今為止最完整的L 98-59星系圖景，”卡迪厄說道。“它有力地證明了我們能夠通過結合太空望遠鏡和地球上的高精度儀器數據取得的成果，也為我們未來利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）進行大氣研究提供了關鍵目標。”

該系統中所有行星的質量和大小都與類地行星系統相符。最內側的行星L 98-59 b，其大小僅為地球的84%，質量約為地球的一半，使其成為少數已知參數已得到精確測量的亞地球行星之一。

這兩顆內行星可能由于潮汐加熱而經歷極端的火山活動，類似于太陽系中木星的火山衛星木衛一。與此同時，第三顆行星密度異常低，可能是一顆富含水的“水世界”，與我們太陽系中的任何行星都不同。

精確的測量結果顯示，內行星的軌道幾乎是完美的圓形，這對于未來的大氣探測來說是一種有利的結構。

“L 98-59 擁有豐富的巖石行星和各種行星成分，為解決該領域一些最緊迫的問題提供了一個獨特的實驗室：超級地球和亞海王星是由什么構成的？圍繞小恒星形成的行星是否有所不同？圍繞紅矮星的巖石行星能否長期保留大氣層？” 該研究的共同作者、蒙特利爾大學教授兼 IREx 主任 René Doyon 補充道。

這項研究的關鍵突破之一是確認了L 98-59系統中存在第五顆行星。這顆行星被命名為L 98-59 f，它并非凌日恒星——這意味著它并非直接從我們和恒星之間穿過——但它的存在是通過恒星運動的細微變化揭示出來的，這些變化是利用HARPS（高精度徑向速度行星搜索器）和ESPRESSO數據探測到的徑向速度測量值得出的。

L 98-59 f 接收的恒星能量與地球從太陽接收的恒星能量大致相同，這使其穩穩地處于溫帶或宜居帶內，即水可以保持液態的區域。

“在如此緊湊的系統中發現一顆溫帶行星，這一發現尤其令人興奮，”卡迪厄說道。“它凸顯了系外行星系統的顯著多樣性，并增強了研究低質量恒星周圍潛在宜居行星的可行性。”

該團隊并沒有請求新的望遠鏡時間，而是依靠美國宇航局的 TESS 太空望遠鏡、位于智利的ESO的 HARPS 和 ESPRESSO 光譜儀以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的豐富數據檔案取得了這些發現。

他們采用了 IREx 研究人員于 2022 年推出的新型逐線徑向速度分析技術，顯著提高了數據的精度。通過結合該技術與團隊開發的新型溫差指示器，他們能夠精確地從數據中識別并去除恒星活動信號，從而以前所未有的細節揭示行星信號。

通過將這些增強測量結果與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測到的凌日分析相結合，該團隊將已知行星的質量和半徑估計精度提高了一倍。

“我們開發這些技術是為了釋放檔案數據中隱藏的潛力，”該研究的合著者、蒙特利爾大學研究員艾蒂安·阿蒂高 (étienne Artigau) 補充道。“它還凸顯了改進的分析工具如何讓我們能夠利用那些有待重新審視的數據，改進先前的發現。”

這些結果證實了 L 98-59 是探索巖石行星多樣性以及最終尋找生命跡象的最引人注目的附近系統之一。

它距離地球較近，恒星體積較小，行星組成和軌道范圍廣泛，使其成為 JWST 大氣跟蹤的理想候選者，IREx 團隊已經開始了這項工作。

“憑借這些新成果，L 98-59 加入了我們期望在未來幾年內更詳細地了解的鄰近致密行星系統行列，”該研究的合著者、蒙特利爾大學博士生亞歷山大·盧魯 (Alexandrine L'Heureux) 說道。“很高興看到它與 TRAPPIST-1 這樣的系統并肩作戰，共同探索圍繞紅矮星運行的小行星的性質和形成過程。”

編譯自/scitechdaily