Kepler-90 i和d之间会不会还有另一颗行星?
Kepler-90 i的公转周期约为14.45天,接下来确认的d周期约为59.74天。在公转周期一下子增加超过四倍的这个区间,还没有发现行星。但没有发现的事实并不证明行星不存在。2025年的研究计算,如果在这个区间的中间轨道上有一颗大小为地球1.3倍的行星经过恒星前方,在Kepler数据中找到这个信号的可能性可能低于50%。
- 约59.74天 通过重复凌日测得的d的公转周期
- 约4.13倍 i到d的公转周期的增加倍数
- 约地球2.87倍 通过凌日深度和恒星大小计算得出的d的半径
- 低于50% 在中间轨道放入地球1.3倍大小行星的信号被发现的比例
为什么小行星的凌日容易被漏掉?
将目前已知的行星按离恒星的距离排列依次为b、c、i、d。i和d的公转周期相差约45.3天,以周期为基准的中点约为29.4天。如果有行星以这个周期运行,在Kepler大约4年的观测期间,它大约会经过恒星前面50次。次数看似很多,但如果行星遮挡恒星光的量非常少,就很难在噪声中发现。
地球1.3倍大小的行星经过Kepler-90前方时,恒星光会减少约万分之一。在观测中断、恒星本身的亮度变化、仪器噪声以及已知多颗行星信号重叠的情况下,这种微小变化可能会被掩盖。实际上,大小相似的i也在同一资料中,但在多次分析中被遗漏。2017年,人工智能将该信号列为优先审查的候选者,经过独立统计验证后确认其为行星。
经过恒星多次的行星如果信号微弱,也可能在资料中被遗漏。仅凭还未找到信号这一事实,不能得出行星不存在的结论。
行星可能存在与可能被发现有什么不同?
2025年,研究团队在 i 和 d 之间放置了一颗假想行星,并进行了两项测试。首先,他们计算了这颗行星是否能够在不与周围行星碰撞的情况下长期保持轨道。在多次不同质量(从地球几倍到几十倍)计算中,这颗假想行星都保持了稳定的轨道。这意味着 i 和 d 之间确实存在行星可能存在的空间,但并不表示已经发现了真实的行星。
接着,研究团队在计算中考虑了真实的开普勒数据噪声及行星搜索过程,计算了假想信号被发现的频率。当在中间轨道放置一颗体积是地球1.3倍的行星时,即便设定它会经过恒星前方,也有超过一半可能被遗漏。因此,小型行星的经过可能仍留存在实际数据中。外侧巨行星引力使假想行星轨道倾斜从而无法经过恒星前方的解释,在计算中并未显示出足够的影响。
计算结果显示轨道可能稳定,并不意味着发现了隐藏的行星。外侧巨行星影响较小的结果,也并不意味着所有不经过恒星前方的行星都不存在。目前确认的事实是,并不是 i 和 d 之间没有行星,而是还没有可靠的额外信号。
Kepler-90 d的大小能解释看似空缺的轨道吗?
d的半径约为地球的2.87倍,比内部的b·c·i大得多。这种大小通常出现在在岩石核心上拥有容易像水一样蒸发的物质或大量氢、氦大气的行星上。但是,仅凭大小无法确定内部物质。NASA系外行星档案中约为8.6地球质量的数值,也不是直接测量d的引力得到的,而是根据类似大小的其他行星统计推算得出的。
i之后的d行星中行星尺寸突然变大的情况,是研究行星系形成及大气流失过程的线索。然而,由于i和d之间距离较远,没有证据表明d变大,或者d排挤了周围的小行星。必须了解d的实际质量和轨道形状,以及中间行星是否存在,才能验证这种解释。
- 当前观测 在i的14.45天和d的59.74天之间,没有确认的凌日信号。
- 虚拟信号搜索 将设定了大小和周期的虚拟行星信号加入数据中,并计算出现的频率。
- 轨道稳定性计算 确认假想行星是否能够在不与周围行星碰撞的情况下维持轨道。
- 额外观测 重新分析恒星亮度数据,从通过时间和恒星运动中寻找额外行星的影响。
d的环境与可能隐藏的行星有什么关系?
d距离恒星约0.32AU,约4790万公里。计算得d接收到的能量约为地球在太阳接收到能量的18倍。假设恒星光的反射程度和热量传递为简单条件下,温度约为520K,即摄氏约247度。该数值并非从大气或表面直接测量的温度,d的云层、颜色及内部结构也未被直接观测。
要寻找额外行星,需要用更敏感的方法重新分析开普勒的恒星亮度数据,并确认可疑信号是否以相同周期和形态重复出现。还可以通过寻找行星引力引起的恒星运动速度或现有行星通行时间的变化来探测,但像开普勒-90这样遥远和昏暗的恒星很难测量。目前的观测数据不足以判断i和d之间是否存在额外行星。
来源
- NASA Exoplanet Archive — Kepler-90 d Parameters and Mass Provenance
- The Astronomical Journal — The Gap–Giant Association: Are Planets Hiding in the Gaps?
- The Astronomical Journal — Identifying Exoplanets with Deep Learning
- The Astronomical Journal — Final Kepler Mission Transiting Planet Search
- NASA Exoplanet Archive — Kepler Completeness and Reliability
- Astronomy & Astrophysics — The Planetary System to KIC 11442793
- NASA Science — Kepler Transit Method