这张插图描绘了一颗部分隐藏在其主星和附近伴星的眩光中的行星。 在检查了许多双星后，天文学家得出结论，许多双星系统中地球大小的行星可能会被凌日搜索所忽视，这种搜索会寻找当行星从恒星前面经过时恒星发出的光的变化。 来自第二颗恒星的光使得当行星从它前面经过时，更难检测到主恒星光的变化。 图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J。 达席尔瓦
研究恒星对的天文学家发现的证据表明，地球大小的行星可能比以前认为的多得多。
一些系外行星搜索可能会遗漏其他恒星周围近一半的地球大小的行星。 使用国际双子座天文台和基特峰国家天文台 WIYN 3.5 米望远镜的团队的新发现表明，地球大小的世界可能潜伏在双星系统中未被发现，隐藏在其母星的眩光中。 由于大约一半的恒星都在双星系统中，这意味着天文学家可能会错过许多地球大小的世界。
地球大小的行星可能比以前意识到的要普遍得多。 在美国宇航局艾姆斯研究中心工作的天文学家使用国际双子座天文台的双望远镜，这是美国国家科学基金会 NOIRLab 的一个项目，以确定美国宇航局 TESS 系外行星狩猎任务确定的许多行星宿主恒星[1] 实际上是成对的恒星——被称为双星——行星围绕这对恒星中的一颗恒星运行。 在检查了这些双星后，该团队得出结论，许多双星系统中地球大小的行星可能会被 TESS 等凌日搜索所忽视，TESS 会寻找当行星从恒星前面经过时恒星发出的光的变化。[2] 来自第二颗恒星的光使得在行星凌日时更难检测到主恒星光的变化。
该团队首先试图确定一些被 TESS 识别的系外行星宿主恒星是否实际上是未知的双星。 除非以极高的分辨率观察，否则靠近在一起的物理恒星对可能被误认为是单颗恒星。 因此，该团队转向双子座望远镜，仔细检查系外行星宿主恒星的样本。 使用称为散斑成像的技术，[3] 天文学家着手研究他们是否能发现未被发现的恒星伴星。
分别在智利和夏威夷的 Gemini North 和 South 望远镜上使用 `Alopeke 和 Zorro 仪器，[4] 该团队观察了数百颗附近的恒星，TESS 已将它们确定为潜在的系外行星宿主。 他们发现这些恒星中有 73 颗实际上是双星系统，在双子座以更高的分辨率观察之前，它们一直以单点光点的形式出现。 “通过双子座天文台的 8.1 米望远镜，我们获得了系外行星宿主恒星的超高分辨率图像，并以非常小的间隔探测到恒星伴星，”领导这项工作的美国宇航局艾姆斯研究中心的凯蒂莱斯特说。
Lester 的团队还使用 NN-EXPLORE 系外行星和恒星散斑成像仪 (NESSI) 在 Kitt Peak 国家天文台的 WIYN 18 米望远镜（也是 NSF 的 NOIRLab 的一个项目）上研究了先前在 TESS 系外行星宿主中发现的另外 3.5 颗双星。
在识别出双星后，该团队将双星系统中检测到的行星的大小与单星系统中的行星大小进行了比较。 他们意识到 TESS 航天器发现了绕单颗恒星运行的大型和小型系外行星，但只发现了双星系统中的大型行星。
这些结果意味着，一群地球大小的行星可能潜伏在双星系统中，并且使用 TESS 和许多其他行星狩猎望远镜采用的凌日方法无法检测到。 一些科学家怀疑过境搜索可能会遗漏双星系统中的小行星，但这项新研究提供了观测支持，并显示了哪些系外行星受到影响。[5]
“我们已经证明，在双星系统中找到地球大小的行星更加困难，因为小行星会在它们的两颗母星的眩光中迷失，”莱斯特说。 “它们的凌日被伴星发出的光‘填满’了，”美国宇航局艾姆斯研究中心的史蒂夫豪威尔补充说，他领导了散斑成像工作并参与了这项研究。
“由于大约 50% 的恒星都在双星系统中，我们可能会错过发现和研究许多类地行星的机会，”莱斯特总结道。
这些失踪世界的可能性意味着天文学家需要使用各种观测技术才能得出结论，即给定的双星系统没有类地行星。 “天文学家在声称该系统中不存在小行星之前，需要知道一颗恒星是单星还是双星，”莱斯特解释说。 “如果它是单一的，那么你可以说不存在小行星。 但如果宿主在双星中，你将不知道伴星是否隐藏着一颗小行星，或者根本不存在。 你需要使用不同的技术进行更多的观察才能弄清楚这一点。”
作为研究的一部分，莱斯特和她的同事还分析了 TESS 探测到大型行星的双星系统中恒星之间的距离。 研究小组发现，系外行星对中的恒星通常比不知道有行星的双星相距更远。[6] 这可能表明行星不会在拥有亲密伴星的恒星周围形成。
“这项散斑成像调查表明，NSF 望远镜设备迫切需要表征新发现的行星系统并加深我们对行星种群的理解，”美国国家科学基金会天文科学项目部官员 Martin Still 说。
“这是系外行星工作的一项重大发现，”豪厄尔评论道。 “这些结果将帮助理论家创建关于行星如何在双星系统中形成和演化的模型。”
- TESS 是凌日系外行星勘测卫星，这是 NASA 的一项任务，旨在 搜索、 在对整个夜空约 75% 的勘测中，找到绕其他恒星运行的行星。 该任务于 2018 年启动，已探测到 3500 多颗候选系外行星，其中 130 多颗已得到确认。 该卫星通过观察系外行星的主恒星来寻找系外行星。 当凌日系外行星穿过恒星前方并阻挡其部分光线时，它会导致其主恒星的亮度发生微妙但可测量的下降。
- 凌日技术是发现系外行星的一种方式。 它涉及寻找恒星光的规律性下降，这可能是由行星在恒星前面经过或“穿过”并阻挡了一些星光造成的。
- 散斑成像是一种天文技术，它允许天文学家通过快速连续进行多次快速观测，看穿模糊的大气层。 通过结合这些观测，可以消除大气的模糊效应，大气的模糊效应会导致夜空中的星星闪烁，从而影响地面天文学。
- `Alopeke & Zorro 是永久安装在双子座南北望远镜上的相同成像仪器。 他们的名字分别在夏威夷语和西班牙语中的意思是“狐狸”，反映了他们各自在夏威夷的莫纳基亚和智利的塞罗帕琼的位置。
- 研究小组发现，在观察双星系统时，使用凌日方法无法检测到地球两倍或更小的行星。
- 莱斯特的团队发现，他们确定的系外行星托管双星的平均间隔约为 100 个天文单位。 （一个天文单位是太阳和地球之间的平均距离。）不知道拥有行星的双星通常相距大约 40 个天文单位。
更多信息
这项研究发表在论文“TESS系外行星宿主恒星的斑点观测”中。 二、 1-1000 AU 的恒星伴星及其对小行星探测的影响”出现在 天文学杂志.
参考资料：“TESS 系外行星宿主恒星的散斑观测。 二、 1-1000 AU 的恒星伴侣以及对小行星探测的影响”作者：Kathryn V. Lester、Rachel A. Matson、Steve B. Howell、Elise Furlan、Crystal L. Gnilka、Nicholas J. Scott、David R. Ciardi、Mark E . Everett、Zachary D. Hartman 和 Lea A. Hirsch，已接受， 天文学杂志.
的arXiv：2106.13354
该团队由 Kathryn V. Lester（美国宇航局艾姆斯研究中心）、Rachel A. Matson（美国海军天文台）、Steve B. Howell（美国宇航局艾姆斯研究中心）、Elise Furlan（系外行星科学研究所，加州理工学院）、Crystal L. Gnilka（美国宇航局艾姆斯研究中心）、Nicholas J. Scott（美国宇航局艾姆斯研究中心）、David R. Ciardi（系外行星科学研究所，加州理工学院）、Mark E. Everett（NSF 的 NOIRLab）、Zachary D. Hartman（洛厄尔天文台和系物理与天文学，佐治亚州立大学）和 Lea A. Hirsch（斯坦福大学 Kavli 粒子天体物理学和宇宙学研究所）。
NSF 的 NOIRLab（国家光学红外天文学研究实验室）是美国地面光学红外天文学中心，负责运营国际双子座天文台（NSF、NRC-加拿大、ANID-智利、MCTIC-巴西、MINCyT-阿根廷的设施）和 KASI-大韩民国）、Kitt Peak 国家天文台 (KPNO)、Cerro Tololo 美洲天文台 (CTIO)、社区科学和数据中心 (CSDC) 和 Vera C. Rubin 天文台（与该部门合作运营）能源的 SLAC 国家加速器实验室）。 它由天文学研究大学协会 (AURA) 根据与 NSF 的合作协议管理，总部位于亚利桑那州图森市。 天文学界很荣幸有机会在亚利桑那州的 Iolkam Du'ag（基特峰）、夏威夷的 Maunakea 以及智利的 Cerro Tololo 和 Cerro Pachón 进行天文研究。 我们承认并承认这些遗址对 Tohono O'odham 民族、夏威夷原住民社区和智利当地社区的重要文化作用和崇敬。
