公民科學家用NASA望遠鏡尋找新世界

如圖所示，新發現的行星K2-288Bb比海王星略小，距離我們大約226光年，繞行一對M型恆星中較暗的那顆，周期為31.3天。

Credit: NASA"s Goddard Space Flight Center/Francis Reddy

利用美國宇航局開普勒太空望遠鏡（Kepler space telescope）的數據，公民科學家發現了一顆大約是地球大小兩倍的行星，位於恆星可居住區內（即行星表面可能存在液態水的軌道範圍）。這個新行星被命名為K2-288Bb，它可能是岩石行星，也可能是一個富含氣體（類似海王星）的行星。它的大小在系外行星（exoplanets，即我們太陽系外的行星）中是罕見的。

「這是一個令人非常興奮的發現，因為它被發現的途徑、它適宜的軌道、以及這種大小的行星相對不常見，」芝加哥大學研究生Adina Feinstein說道，她於1月7日（星期一）在西雅圖美國天文學會（American Astronomical Society）第233次會議上討論了這一發現。她也是這篇論文的第一作者，該論文描述了這顆新行星並被天文期刊（The Astronomical Journal）接受出版。

這顆行星位於金牛座（Taurus），距離我們226光年，位於恆星系統K2-288中。K2-288包含一對亮度低、溫度不高的M型恆星，相隔約82億公里（大約是土星和太陽之間的距離的六倍）。更明亮的那顆恆星的大小和質量大約是太陽的一半，而它的伴星大約是太陽質量和大小的三分之一。新行星K2-288Bb繞行較小較暗的恆星，周期為31.3天。

2017年，Feinstein和Makennah Bristow（北卡羅來納大學阿什維爾分校的本科生）擔任在美國宇航局戈達德太空飛行中心（位於馬里蘭州格林貝爾特）的天體物理學家Joshua Schlieder的實習生。他們在開普勒數據中搜索了凌日的證據，即當一顆行星經過恆星前面時恆星變暗的現象。

通過檢查開普勒K2任務的第四次觀測活動的數據，該團隊注意到系統中兩個可能的行星凌日現象。但是科學家要求在宣稱一顆候選行星之前需要三次凌日，而他們沒有觀測到第三個信號。

但事實上，該團隊並未分析所有數據。

在2014年至2018年的開普勒K2模式中，航天器在每為期三個月的觀測活動開始時重新定位，指向一片新的天空。天文學家們最初擔心這種重新定位會導致測量中的系統誤差。

「重新定位（相對於太陽）開普勒引起瞭望遠鏡形狀和電子設備溫度的微小變化，這不可避免地影響了開普勒在每次觀測開始前幾天的測量，」共同作者、美國宇航局艾姆斯研究中心（位於加利福尼亞州矽谷）天體物理學家、開普勒K2任務的客座觀察員辦公室主任Geert Barentsen說道。

為了解決這個問題，用於為行星發現分析準備數據的軟體的早期版本忽略了觀測前幾天的數據，這就是第三次凌日隱藏的地方。

當科學家們學會如何糾正這些系統誤差時，這個「修剪」步驟被淘汰了，但該團隊研究了早期的K2數據。

「我們最終通過修改後的軟體重新運行早期觀測中的所有數據，然後重新進行行星搜索，但這些候選行星從未完全進行過視覺檢查，」該論文的共同作者Schlieder解釋說， 「人眼審查凌日是至關重要的，因為雜訊（noise）和其他天體物理事件可以模仿凌日。」

重新處理的數據直接發布到系外行星探索者（Exoplanet Explorers），這是一個公眾搜索開普勒K2觀測數據以找到新的凌日行星的項目。 2017年5月，志願者們注意到了第三次凌日並開始激動地討論當時被認為是系統中地球大小的候選行星，這引起了Feinstein及其同事的注意。

「這就是我們是如何錯過它的，而然公民科學家們敏銳的眼光令這個非常有價值的發現指向我們，」 Feinstein說。

該團隊開始使用美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）、位於夏威夷的凱克天文台（W. M. Keck Observatory）的凱克二號望遠鏡和美國宇航局的紅外望遠鏡設施（Infrared Telescope Facility）進行後續觀測，並審查了歐洲航天局（ESA）蓋亞任務（Gaia）的數據。

據估計，K2-288Bb大約是地球大小的1.9倍，是海王星大小的一半。這將這顆行星置於最近發現的類別中，稱為Fulton gap或「半徑缺口」。在靠近恆星軌道運行的行星中，有一個奇怪的缺口，即地球大小1.5到2倍的行星。這可能是強烈的光破壞大氣分子並隨著時間推移侵蝕某些行星的大氣層，從而留下兩個行星種群。由於K2-288Bb的半徑剛好處於此缺口，它可能會提供此尺寸範圍內行星演化的案例研究。

阿姆斯研究中心（Ames Research Center）負責管理美國宇航局科學任務理事會的開普勒和K2任務。美國宇航局位於加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）管理著開普勒任務開發。 波爾航空航天技術公司（Ball Aerospace＆Technologies Corporation）在科羅拉多大學大氣與空間物理實驗室（Laboratory for Atmospheric and Space Physics）的支持下運行飛行系統。

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