标题图片：TOI 700 系统中的三颗行星绕着一颗小型、凉爽的M 型矮星运行。 TOI 700 d 是TESS 发现的位于宜居带的第一颗地球大小的恒星。图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心。
美国宇航局的凌日系外行星探测器（TESS）在恒星的宜居带发现了第一颗地球大小的行星，距离恒星的距离刚好足以在其表面存在液态水。科学家们利用NASA 的斯皮策太空望远镜证实了这一发现，并将其命名为TOI 700 d，并模拟了该行星的潜在环境，以帮助后续发现。
TOI 700 d 是迄今为止在恒星宜居带发现的少数几颗地球大小的行星之一。其他发现包括TRAPPIST-1 恒星系统中的几颗行星以及开普勒太空望远镜发现的其他行星。
“TESS 是专门为寻找围绕附近恒星运行的类地行星而设计和发射的。”美国宇航局华盛顿总部天体物理部主任保罗·赫兹表示，“围绕附近恒星运行的行星是太空中最容易探测到的，可以通过地面大型望远镜进行追踪。TOI 700 d的存在是TESS的一项关键科学发现与此同时，通过斯皮策太空望远镜对行星大小和宜居带状态的确认也于一月份结束了运行前的又一次胜利。
美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星（TESS）首次在其恒星的宜居带发现了一颗地球大小的行星。宜居带是指在适当的距离范围内适合液态水存在的行星。科学家们使用NASA 的斯皮策太空望远镜确认了这颗名为TOI 700 d 的行星的发现，并模拟了该行星的潜在环境以帮助未来的观测。
插图：特别感谢：NASA 戈达德太空飞行中心
TESS 一次对大片天空进行27 天的监测。这些受监控的区域称为扇区。从我们的角度来看，这种长期探测使卫星能够跟踪因绕轨道运行的行星经过其恒星前方而引起的恒星亮度变化，这种事件称为凌日。
TOI 700（注：TOI 700 d 行星绕其轨道运行的恒星）是一颗小型且凉爽的M 型矮星，位于剑鱼座南部，距离我们仅100 多光年。它的质量和大小只有太阳的40%左右，表面温度也只有太阳的一半左右。这颗恒星在任务第一年就在TESS 13个观测块中的第11个被探测到，科学家们还捕捉到了它的三颗行星的穿梭机。
这颗恒星最初在TESS 数据库中被误认为是一颗与太阳更相似的恒星，这意味着行星看起来比实际情况更大、更热。包括与TESS 团队成员一起工作的高中生奥尔顿·斯宾塞(Alton Spencer) 在内的几位研究人员发现了这个错误。
芝加哥大学研究生艾米丽·吉尔伯特说：“当我们修正恒星的参数时，其行星的大小减小了，这使我们意识到最外层的行星与地球的大小大致相同。” ）表示：“值得一提的是，在11个月的数据中，我们没有看到这颗恒星的耀斑，这使得TOI 700 d的宜居机会增加，并且更容易建立其大气和表面条件的模型。
吉尔伯特和其他研究人员在檀香山举行的第235 届美国天文学会会议上展示了他们的发现，三篇论文已提交给科学期刊，其中吉尔伯特是其中一篇的主要作者。
最内层的行星（TOI 700 星系中）称为TOI 700 b。它几乎和地球一样大。它可能由岩石构成，轨道周期为10 天。中间的行星是TOI 700 c，它比地球大2.6倍，大小介于地球和海王星之间，公转周期为16天。它很可能是一颗以气体为主的行星。 TOI 700 d 是银河系中已知最外层的行星，也是唯一位于宜居带的行星。它比地球大20%，轨道周期为37天。它从恒星接收的能量是太阳向地球提供的能量的86%。所有这些行星都被认为被潮汐锁定在它们的恒星周围，这意味着它们绕恒星每转恰好旋转一次，因此一侧总是沐浴在阳光下。
天体物理中心天文学家约瑟夫·罗德里格斯领导的科学团队|马萨诸塞州剑桥市的哈佛史密森学会要求使用斯皮策太空望远镜进行后续观测，以确认TOI 700d。
“这是TESS 发现的第一颗地球大小的宜居带行星，考虑到这一发现的重要性，我们真的希望能够尽可能具体地了解这个系统，”罗德里格斯说。斯皮策在我们预期的时间准确地观测到了TOI 700 d 的凌日，这对这次任务来说是一个重要的补充，有助于确认两颗TRAPPIST-1 行星并确定另外五颗行星。”
来自斯皮策太空望远镜的数据增强了科学家对TOI 700 d 是一颗真实行星的信心，并将其轨道周期的测量精度提高了56%，大小提高了38%。它还有助于排除凌日信号的其他天体物理原因，例如银河系中存在更小、更暗的伴星。
罗德里格斯和他的同事还使用来自全球拉斯昆布雷斯天文台网络的1 米地面望远镜网络进行了补充观测，结合了科学家对TOI700c 轨道周期和大小的估计。可信度分别提高了30%和36%。
由于TOI 700很明亮，距离我们不远，并且没有耀斑的迹象，因此这个星系目前是地面天文台精确测量其质量的首选。这些测量结果可以证实科学家对该星系的猜测，即内行星和外行星均由岩石构成，而中间行星则以气体为主。
未来的任务可能是确定这些行星是否有大气层，如果有的话，甚至确定它们的成分。
尽管TOI 700 d 的确切成分仍然未知，但科学家可以利用现有信息，例如其大小和其绕轨道运行的恒星类型，建立计算机模型来预测其成分。为此，位于马里兰州格林贝尔特的NASA 戈达德太空飞行中心的研究人员模拟了TOI 700 d 的20 种可能的环境，以测试它们是否能够产生适合居住的表面温度和压力。
3D 气候模型测试了许多典型的表面类型和大气条件，科学家称之为“潜在的宜居行星”。由于TOI 7OO d 被潮汐锁定在其绕轨道运行的恒星上，因此它的云系统和风模式可能与地球完全不同。
TOI 700 d 的一个模型完全被海水覆盖，拥有高密度的大气层（主要由二氧化碳组成），这与火星早期形成的情况类似。模型中行星的大气层面向恒星的一侧有厚厚的云层。另一个模型将TOI 700 d 描绘为无云的全陆地版本的现代地球，风从行星的夜侧半球吹来，并汇聚在直接面向恒星的点上。
当星光穿过行星大气层时，它与二氧化碳和氮气等分子相互作用，产生称为谱线的不同信号。由戈达德中心大学空间研究协会客座研究员Gabrielle Engelmann-Suissa 领导的建模团队创建了20 个TOI 模拟版本。生成700 天的模拟光谱。
“如果有一天我们能够获得TOI 700 d 的真实光谱，我们就可以将它们拟合到最接近的模拟光谱，回溯，然后将其与模型进行匹配，”Engelmann-Suisa 说。这是令人兴奋的，因为我们在这个星球上发现的一切都将与我们在地球上发现的完全不同。”
TESS 是NASA 的一项天体物理探索任务，由麻省理工学院(MIT) 领导和运营，并由NASA 戈达德太空飞行中心管理。其他合作伙伴包括位于弗吉尼亚州福尔斯彻奇的诺斯罗普·格鲁曼公司；美国宇航局位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心；位于马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理学中心；麻省理工学院的林肯实验室和巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。全球十几所大学研究机构和天文台参与了这项任务。
位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室为美国宇航局科学任务理事会管理斯皮策太空望远镜任务。科学研究是在加州理工学院位于帕萨迪纳的斯皮策科学中心进行的。太空运营基地位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁太空公司。数据存放在加州理工学院IPAC 的红外科学档案馆中。
建模工作由戈达德的塞勒斯系外行星环境协作机构承担，该协作机构汇集了多位专家，开展多学科合作，建立全面而复杂的计算机模型，以更好地分析当前和未来的系外行星观测数据。
参考
1.维基百科百科全书
2. 天文学术语
3.nasa-苟立国、高翎达、堂堂、八哥七七一心
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