哈勃望远镜发现了一个地球大小的系外行星

如果这个外星世界有大气层，它的大气层将成为理想的研究目标。

LTT 1445Ab艺术家对LTT 1445Ac凌日行星的想象：从该恒星系统中的另一颗行星LTT 1445Ab上看到的LTT 1445Ac(Image credit: NASA/ESA/Leah Hustak (STScI) 图片来源：NASA/ESA/Leah Hustak （STScI）)

哈勃太空望远镜测量了离我们最近的凌日系外行星的直径，发现它是一颗大小与地球非常相似的岩石行星。然而，不幸的是，这颗行星表面温度太高了，无法维持液态水，也无法支持我们这样的生命。

这颗行星被称为LTT 1445Ac，于2022年由宇航局的凌日系外行星勘测卫星（TESS）首次发现。LTT 1445Ac围绕一颗凉爽的M矮星运行，这颗恒星的质量只有太阳的四分之一;这颗恒星本身被发现在一个三重的M矮星系统中，位于22.5光年外的Eridanus星座的方向。LTT 1445Ac与三重体中的另外两颗行星LTT 1445Ab和LTT1445Ad构成了行星系统，但45Ab和45Ad都运行得更远。

尽管有许多系外行星离我们更近，但LTT 1445Ac是最接近其恒星的系外行星。当一颗行星进行这样的凌日时，它会阻挡一些恒星的光线——行星越大，它阻挡的光线就越多。

TESS通过测量这种光的下降发现了LTT 1445Ac，但有一个问题。科学家们能够观测到凌日是非常幸运的，因为只有当我们的视线与行星围绕恒星的轨道平面完全对齐时，才能注意到这些事件。即使是轻微的错位也会认为行星的凌日是看不见的。在LTT 1445Ac的案例中，TESS无法区分这种排列是否意味着整个行星都在凌日，或者它是否只是一个“掠过凌日”。掠过凌日意味着这颗行星似乎只是夹住了恒星的边缘，只表现出部分凌日。如果是这样的话，就意味着我们对这颗行星大小的预计存在错误。

“很有可能在这个系统中存在一个几何形状，如果是这样的话，我们将无法测量正确的尺寸。”哈佛-史密森尼天体物理中心的Emily Pass在一份声明中说。“但凭借哈勃望远镜的能力，我们做到了。”

哈勃太空望远镜能够确认整个行星确实凌日，并且行星的直径大约是地球的1.07倍。

(Image credit: NASA/ESA/Elizabeth Wheatley (STScI)) 完全凌日（穿过恒星中间的剪影行星）和掠过凌日（穿过恒星底部的剪影行星）之间的区别。 （图片来源：NASA/ESA/Elizabeth Wheatley （STScI））

此前，位于智利的南方天文台超大望远镜上的ESPRESSO（岩石系外行星和稳定光谱观测的Echelle光谱仪）仪器已经测量了该系统的径向速度。径向速度是衡量恒星在与轨道行星共享质心运动时看起来“摆动”的程度。行星越大，摆动越大;ESPRESSO测量LTT 1445Ac的质量是地球质量的1.37倍。

知道了它的半径和质量后，计算LTT 1445Ac的密度是一件简单的事情，其密度为每立方厘米5.9克。相比之下，地球的平均密度为每立方厘米5.51克。总而言之，LTT 1445Ac比我们的星球更大，密度更大，质量更大，表面重力是地球的1.37倍（表面重力加速度为13.4米/平方秒，而地球为9.8米/平方秒）。

LTT 1445Ac每3.12天绕着它的恒星运行398万公里（247万英里/0.02659AU），对于液态水来说太热了，行星表面温度约为260摄氏度（500华氏度）。我们所知道的生命离开液态水就无法生存，所以LTT 1445Ac的灼热表面可能是没有生命的（除非是一种我们不知道的生物学形式能够在如此无情的高温下茁壮成长）。

系统中的行星b，一个超级地球也被探测到凌日，但似乎也不适合居住。有预兆可能存在一颗行星d，这颗行星是恒星宜居带内的岩石行星，但不幸的是它没有被凌日观测到，因此天文学家无法研究它的大气层来弄清楚它是否拥有宜居条件。

天文学家使用一种称为透射光谱的技术研究凌日期间的系外行星大气。从我们的位置看，当一颗行星在其恒星前方移动时，它的大气层（如果有的话）可以吸收一些星光，不同的分子以不同的波长吸收，揭示它们的存在。

LTT 1445Ac是否有大气层目前仍是一个谜，但作为已知最近的凌日行星（与其兄弟行星b一起），使其成为哈勃望远镜和詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）光谱后续研究的主要目标。下一个已知的凌日系外行星是格利泽486b，距离地球26.4光年。JWST在2023年初观测了486b的大气层，探测到可能存在水蒸气的迹象。

TESS旨在寻找天空中最亮的恒星周围的凌日系外行星。这些恒星往往是最接近我们的恒星。它们离我们很近，这使得对其大气层的光谱跟踪研究变得更加容易。

说到LTT 1445Ac的研究价值，那么TESS正在成功完成其使命。

这一发现于9月发表在《天文学杂志》上。

BY:Keith Cooper

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