温暖木星NGTS-39 b：一颗凌星系外行星的发现

引言

系外行星研究是当代天文学最活跃的领域之一。2026年7月，一个国际天文学家团队在《arXiv》预印本上报告了一颗新系外行星的发现——NGTS-39 b。这颗行星属于“温暖木星”类别，即轨道周期较长、温度适中的气态巨行星。该发现由下一代凌星巡天（NGTS）项目主导，结合了NASA的TESS卫星数据以及地面光谱仪的径向速度测量，为理解行星形成与大气演化提供了重要样本。

发现过程

从TESS信号到NGTS确认

NGTS-39 b的发现始于NASA的凌星系外行星巡天卫星（TESS）的观测。TESS在2019年至2024年间多次观测到一颗名为TIC-453147896（即NGTS-39）的恒星，其光变曲线中出现了单次凌星信号。然而，单次凌星不足以确认行星的存在，因为其他天体（如背景双星）也可能产生类似信号。

为了验证这一信号，研究团队使用了NGTS的12台20厘米牛顿望远镜进行高精度测光。NGTS位于智利帕拉纳尔天文台，专门设计用于探测小行星凌星。通过连续多夜的监测，他们成功捕捉到了第二次凌星事件，从而确认了行星的轨道周期。此外，团队还利用CORALIE和HARPS光谱仪获取了径向速度数据，进一步排除了其他天体物理假说，最终确认了NGTS-39 b的行星身份。

关键观测数据

• TESS：提供初始凌星信号，但仅有一次事件。
• NGTS：12台望远镜协同观测，在2024年1月21日捕获第二次凌星，确定周期为58.2天。
• CORALIE与HARPS：高精度径向速度测量，确认行星质量并排除恒星活动干扰。

行星特性

物理参数

NGTS-39 b是一颗典型的温暖木星，其基本参数如下：

• 质量：1.47倍木星质量（约467倍地球质量）
• 半径：1.09倍木星半径（约12.2倍地球半径）
• 密度：1.411 g/cm³，高于木星（1.326 g/cm³），暗示其重元素含量可能更高。
• 轨道周期：58.2天
• 轨道半长轴：0.31天文单位（约4640万公里）
• 轨道偏心率：较高（具体数值未在摘要中给出，但原文提及偏心轨道）
• 平衡温度：519 K（约246°C）

大气与成分

研究团队认为NGTS-39 b主要由氢和氦组成，但其较高的密度表明内部可能含有更多的重元素（如岩石或冰）。该行星的平衡温度恰好位于分子氮（N₂）与氨（NH₃）的化学转变区域（500-850 K）。在这一温度范围内，大气中的氮主要以N₂或NH₃形式存在，具体取决于温度、压力及光化学过程。这使得NGTS-39 b成为后续光谱观测的理想目标，有望揭示气态巨行星在不同温度下的化学演化。

宿主恒星

NGTS-39的基本信息

NGTS-39（TIC-453147896）是一颗光谱型为F9的恒星，距离地球约910光年。与太阳相比：

• 半径：1.16倍太阳半径
• 质量：1.16倍太阳质量
• 有效温度：6053 K（太阳约5778 K）
• 年龄：约22亿年（太阳约46亿年）

该恒星相对年轻且活跃，但径向速度数据已排除恒星活动对凌星信号的干扰。其亮度适中（V星等约12.5），适合后续的大气透射光谱观测。

科学意义与未来展望

填补温暖木星样本空白

目前已知的凌星气态巨行星大多轨道周期较短（<10天），而周期超过50天的温暖木星数量仍然稀少。NGTS-39 b的发现增加了这一群体的样本，有助于研究行星迁移、大气逃逸以及恒星辐射对行星演化的影响。

大气化学研究的理想目标

由于NGTS-39 b的平衡温度处于N₂/NH₃转变区，利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）或未来极大望远镜（如ELT）进行透射光谱观测，可以探测大气中氮的化学形态。这将为行星大气模型提供关键约束，并可能揭示行星形成时原始星云中的氮丰度。

潜在的外行星系统

径向速度数据还显示，NGTS-39系统中可能存在另一颗更远的行星。虽然目前尚未确认，但这一线索值得后续监测。如果存在第二颗行星，将有助于理解该系统的动力学演化。

总结

NGTS-39 b的发现是TESS与NGTS协同工作的成功案例。它展示了如何利用空间望远镜的广域巡天与地面望远镜的精确测光相结合，确认长周期凌星行星。该行星的物理参数和轨道特性使其成为大气化学研究的宝贵目标，同时也为温暖木星的形成与演化提供了新见解。随着更多类似天体的发现，人类对系外行星多样性的认识将不断深化。

原标题：Warm Jupiter exoplanet transiting a sun-like star discovered。 来源：phys.org。

阅读原文