行星AU Mic b的大小和海王星差不多。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/克里斯·史密斯(USRA)
在一颗年轻的恒星AU Microscopii周围发现了一颗海王星大小的系外行星，这部分归功于乔纳森Gagné的工作，他曾是iREx Banting博士后研究员，现在是里约热内卢Tinto Alcan天文馆的科学顾问。
十多年来，天体物理学家一直在这个独特的研究行星形成的实验室里寻找系外行星。今天在《自然》杂志上宣布的这一突破，部分得益于美国宇航局的TESS和斯皮策太空望远镜。
AU Microscopii (AU Mic)距离地球约32光年，是一颗年龄在2000万至3000万岁之间的年轻恒星，比我们的太阳年轻约180倍。在2000年代，人们发现它仍然被一个巨大的圆盘碎片所包围，这是它形成的遗迹。从那时起，天体物理学家一直在AU Mic周围积极寻找行星，因为AU Mic是在这些尘埃和气体盘中形成的。
“AU Mic是一个带o的小星星只有一个大约是太阳质量的50%，”Gagné说，他参与了观测和数据处理。这些恒星通常有非常强的磁场，这使得它们非常活跃。这在一定程度上解释了为什么花了近15年的时间才探测到这颗被称为AU Mic b的系外行星。AU Mic表面的众多黑点和喷发阻碍了它的探测，而盘的存在已经使探测变得复杂。”
AU麦b绕其母星AU麦旋转的插图。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/克里斯·史密斯(USRA)
一个巨大的挑战
自2010年以来，天体物理学家一直在莫纳克亚山顶寻找AU Mic附近的行星，乔纳森Gagné。图片来源:乔纳森Gagné。2010年，由现任乔治梅森大学助理教授的Peter Plavchan领导的一个团队开始使用NASA的红外望远镜设备(IRTF)从地面观测AU Mic。
望远镜在红外波段工作，研究小组希望能更好地看到这颗行星的信号，因为在这种光线下，恒星的活动没有那么强烈。
对他来说，Gagné在他的博士研究期间多次前往IRFT进行观察。就在那时，他开始参与这个项目。“在我加入团队几年后，我们注意到AU Mic的径向速度可能存在周期性变化，”他回忆说。
“因此，我们意识到它周围可能存在一颗行星。”当一颗行星在轨道上运行时，它的引力会拉着它的主星，而主星也会相应地轻微移动。像IRTF上的灵敏光谱仪可以探测到这颗恒星的径向速度，它沿着我们的视线来来回回地运动。
Au Mic是一颗“红矮星”，是星系中数量最多的恒星类型。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/克里斯·史密斯(USRA)
太空望远镜来拯救我们
不幸的是，从地面上获得的数据的准确性不足以毫无疑问地确认该信号来自一颗系外行星。多亏了中天法，一种不同的探测技术，该团队最终确认了AU Mic b的存在。
当一颗行星直接从主星和观测者之间经过，周期性地隐藏一小部分光线时，就会发生凌日现象。2018年夏天，在美国宇航局凌日系外行星勘测卫星(TESS)的首次任务中，天文学家观测到了AU Mic b的两次凌日。2019年，他们又用NASA的斯皮策太空望远镜观测了两个。
由于光被阻挡的数量取决于系外行星的大小和它与恒星的距离，这些观测让科学家们确定AU Mic b大约是海王星的大小，并且它每8.5天从它的恒星前面经过。
由于之前的地面观测，该团队对AU Mic b的质量也有一定的限制。结合IRTF的观测结果和在智利的欧洲南方天文台和夏威夷的W. M. Keck天文台获得的数据，他们得出的结论是，AU Mic b的质量不到海王星的3.4倍(或地球的58倍)。
一个独特的实验室
AU Mic提供了一个独特的实验室，以确定系外行星及其大气是如何形成的，以及它们如何与产生它们的碎片和气体盘相互作用。
科学家们对他们的最新发现感到兴奋，因为像AU Mic这样的系统很少为人所知。在这些系统中，发现系外行星不仅困难，而且非常罕见，因为与恒星的生命相比，一个系统的行星形成周期相对较短。
AU Mic系统离地球很近，因此看起来更亮，天体物理学家可以用一系列仪器来观测它。比如SPIRou光谱仪。
Université de Montréal的项目科学家É Etienne Artigau说:“这台仪器，其偏振测量能力，将使我们更好地区分恒星活动的影响，这经常与来自行星的信号相混淆。”“这将使我们能够准确地确定AU Mic b的质量，并知道这颗系外行星是更像一个大地球还是海王星的孪生兄弟。”
其他iREx天文学家热衷于尝试探测这颗行星的大气层，并观察活跃恒星对它的影响。这些观测也可以通过SPIRou完成。
AU Mic是大约在同一时间同一地点形成的年轻恒星协会的一部分。Pictoris是一颗以它的名字命名的恒星，它也有一个圆盘和两颗已知的行星。
然而，恒星和行星的质量都要大得多(分别是太阳质量的1.75倍，木星质量的11倍和9倍)。它们似乎不像AU Mic和它的星球那样进化。这两个系统有许多共同的特征，研究它们，科学家可以比较两种非常不同的行星形成场景。
iREX的研究人员认为，AU Mic的系统中无疑还隐藏着许多惊喜。TESS对该系统的进一步观测能否证实其他行星的存在?行星的大气释放气体是因为强烈的恒星活动吗?这个系统和其他同龄的系统相比怎么样?这些都是未来研究的问题。
关于这项研究的更多信息:天文学家发现了一颗“婴儿”海王星大小的行星，它在8天内围绕其恒星旋转
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一个场研究
2020年6月25日，《自然》杂志发表了《前主序星AU Microscopii周围的碎片盘中的一颗行星》。除了Jonathan Gagné (iREx, Université de Montréal, Space for Life)，研究团队还包括来自乔治梅森大学的第一作者Peter Plavchan;第二作者Thomas Barclay是马里兰大学巴尔的摩分校的副研究科学家，也是NASA戈达德太空飞行中心TESS的副项目科学家;以及其他82位合著者，包括iREx前成员David Berardo，他现在是麻省理工学院的博士生。
