艺术家描绘的绕红矮星运行的超级地球表面
天文学家发现了一颗新的超级地球，它围绕着一颗137光年远的m -矮星(红矮星)运行。这颗行星被命名为TOI-715b，它的半径约为地球的1.55倍，位于恒星的宜居带内。太阳系中还有另一颗候选行星。它和地球差不多大，如果得到证实，它将是TESS迄今为止发现的最小的宜居带行星。
TOI-715是一个普通的红矮星。它的质量大约是太阳的四分之一半径大约是太阳的四分之一。TOI-715b离这颗矮星很近，它紧凑的轨道只需要19天就能绕这颗矮星转一圈。由于红矮星比太阳暗得多，这使得超级地球处于恒星的保守宜居带。
发表在《皇家天文学会月报》上的一项新研究介绍了这一发现。它的标题是“一颗1.55地球半径的宜居带行星，由TOI-715主办，这是一颗靠近黄道南极的M4恒星。”该研究的主要作者是来自伯明翰大学物理与天文学院的乔治娜·德兰斯菲尔德。
宜居带是识别可能有液态水的行星的一种相当粗糙的方法。由于恒星光谱类型、行星反照率、质量，甚至大气层的多云程度都可以决定一颗行星是否有液态水，所以它的边界是不清楚的，甚至是相互矛盾的。
保守宜居带(CHZ)的概念更有帮助。它来自Kopparapu等人2014年的一篇论文。这是一个围绕恒星的区域，在那里，岩石行星受到的太阳日照量是地球的0.42到0.842。任何接收到这么多能量的岩石行星都在CHZ内，无论距离如何。
在恒星的CHZ中发现超级地球总是令人兴奋的。它激发了我们对其他星球的好奇，以及一些星球上可能存在其他生命的可能性。因此，它们比热木星等行星更有趣，热木星不可能存在液态水或生命。即使是最顽强的极端微生物也无法在热木星的恶劣环境中生存。
但这一发现还有其他一些令人兴奋的原因。
现在我们已经发现了数千颗系外行星，天文学家们正在观察它们数量的趋势。他们注意到的一件事是，小行星的数量在地球半径的1.5到2倍之间存在差距。它被称为小行星半径间隙或亚海王星半径间隙(也称为富尔顿间隙和光蒸发谷)。TOI-715b位于地球半径的1.55倍处。
在这个半径范围内不形成行星是极不可能的。行星必须在开始时更大，然后失去质量，最终进入间隙。所以，富尔顿缺口告诉我们一些关于行星如何失去质量的信息。天文学家认为，间隙中的行星一开始更大，但它们的恒星通过光蒸发剥离了它们的一些质量，使它们缩小。这就是为什么它有时被称为光蒸发谷。关于山谷和光蒸发有很多不确定性，天文学家想研究山谷中的行星，看看他们能学到什么。
研究中的这张图用蓝色表示了保守的宜居带
作者解释说:“半径谷的重要性在于它有可能告诉我们行星形成和形成后的演化，因此，这个缺口内的行星对于进一步理解塑造它的因素至关重要。”
m矮星周围是否存在这种半径间隙还不确定。m矮星有可能存在密度间隙而不是半径间隙。作者写道:“然而，Luque和pall<s:1>(2022)最近的一项研究表明，m矮行星可能有密度差距，而不是半径差距，将两个小行星(岩石和水世界)分开。”
无论是半径间隙还是密度间隙，TOI-715b都应该能告诉我们一些关于系外行星、光蒸发以及系外行星在红矮星周围分布的本质的信息。但要发现它告诉我们的东西，还需要进一步、详细的观察。这就是“超级地球”如此吸引人的第二个原因。
自从我们开始寻找系外行星以来，科学家们一直期待着詹姆斯·韦伯太空望远镜投入使用的那一天。作者在他们的论文中写道:“终于，JWST的时代到来了，随之而来的是详细描述系外行星大气特征的时代。”JWST有能力观察系外行星大气的光谱并确定它们的成分。但是，即使JWST非常强大，一些目标比其他目标提供了更好的透射光谱机会。
TOI-715b是主要目标，因为它离它的恒星很近。由于TOI-715是一颗小红矮星，这颗行星每19天绕它运行一次，所以这颗系外行星在其恒星前的凌日更深、更频繁。这意味着JWST不需要太多的时间来观察行星的大气层，这使得它有效地利用了太空望远镜的时间。
作者解释说:“在通过透射光谱学进行大气表征的背景下，明亮的，附近的M矮星是理想的行星宿主，因为小型温带行星将频繁过境，可以用更少的望远镜时间来检测大气特征的高信噪比。”
这个超级地球适合居住吗?没有JWST的光谱，我们只能猜测。它位于保守的宜居带，但我们走不了多远。不过，还是有一些希望的迹象。
TOI-715比我们的太阳老一点，大约有66亿年的历史。根据作者的说法，这颗恒星显示出“低程度的磁活动”。这可能就是为什么与年轻的m矮星相比，这颗恒星在TESS光曲线上没有显示出耀斑的原因。众所周知，红矮星表现出极其强烈的耀斑，可以使行星绝育。它们还会剥离大气，而大气可能是造成系外行星光蒸发谷的原因。
另一颗行星可能在绕TOI-715运行。目前，这颗行星只被命名为TIC 271971130.02，但如果得到证实，它将是TESS迄今为止发现的最小的宜居带行星。但需要后续观察来证实这一点。
TOI-715系统是进一步研究的一个引人注目的目标。TOI-715b正在等待轮到它，但最终，JWST将检查它的大气层。如果这些结果支持宜居性，天文学家的兴奋只会增加。与此同时，我们可能会更多地了解半径或密度差距，这是更彻底地了解系外行星的障碍。
再加上这颗恒星可能拥有另一颗宜居带行星，这是TESS迄今为止发现的最小的行星，TOI-715系统变得更加重要。
