K2 存档数据揭示了一颗公转周期为 355 天的地球大小候选行星
在已退役空间任务的海量数字化档案中，天文学家继续发现最初普查时遗漏的隐藏珍宝。由 University of Southern Queensland 的 Alexander Venner 领导的一组研究人员宣布，在明亮的 K型矮星 HD 137010 周围发现了一颗引人注目的新系外行星候选者。这颗被命名为 HD 137010 b 的候选行星是通过 K2 任务在 2017 年捕捉到的单次持续 10 小时的凌日事件中确定的。这一发现的特别之处在于它与我们的世界惊人地相似：该行星的大小与地球几乎完全相同，且其轨道镜像了类似地球的一年。
这项发现发表在由 University of Southern Queensland、Harvard & Smithsonian 以及 NASA Ames Research Center 的研究人员共同参与的论文中，凸显了开普勒太空望远镜（Kepler Space Telescope）二级任务 K2 的持久价值。虽然最初的 Kepler 任务花了四年时间盯着一小片天空以寻找类地行星，但 K2 任务被迫沿黄道面观察不同的场，持续时间较短，约为 80 天。这种受限的时间框架通常会阻碍长周期行星的探测，因为确认它们的轨道需要多次凌日。然而，通过细致地扫描数据以寻找单次凌日事件，研究团队推向了存档数据所能揭示的极限。
HD 137010 b 的发现
HD 137010 b 的鉴定始于对 K2 第 15 观测季（Campaign 15）光变曲线的目视检查。与 Planet Hunters 项目合作的公民科学家 Hans Martin Schwengeler 率先标记了这一单次凌日特征。这次事件持续了约 10 小时，显示出恒星亮度仅下降了百万分之 225 (ppm)。如此细微的信号众所周知极难探测；然而，由于 HD 137010 是一颗相对明亮的十等星，所达到的测光精度非常高——达到了 8.5 ppm，接近航天器仪器的理论极限。
为了验证这一发现，包括 Chelsea X. Huang 和 Shishir Dholakia 在内的团队进行了严格的分析，以排除“假阳性”，例如背景食双星或仪器故障。通过将 K2 测光数据与历史成像、存档视向速度数据和天体测量数据进行交叉比对，研究人员得出结论，该信号本质上属于天体物理现象，且发生在目标恒星上。“我们的分析强烈表明，该事件具有天体物理属性，发生在目标上，并且可以由凌日候选行星做出最佳解释，”作者在报告中指出。
定义单次凌日候选者
凌日法依赖于行星经过其宿主恒星和观察者之间，导致恒星视亮度暂时下降。虽然自动化管道非常擅长寻找具有短轨道周期且多次凌日的行星，但它们经常忽略单次事件。单次凌日探测在技术上具有挑战性，因为它们不能立即提供轨道周期。相反，研究人员必须根据凌日持续时间和已知的宿主恒星属性来估算周期。
在 HD 137010 b 的案例中，10 小时的凌日持续时间提供了一个关键线索。考虑到宿主 K型矮星的大小和质量，如此长度的凌日意味着一个宽阔的轨道。如果轨道是圆形的，团队估算轨道周期约为 355 天——非常接近地球年。这使得 HD 137010 b 成为通过单次事件探测到的长周期行星的罕见案例，而这种成就对于绕类太阳恒星运行的地球大小候选行星来说极少实现。
物理特征：地球大小的邻居
HD 137010 b 的物理特征使其处于“地球大小”系外行星的专属类别。研究团队计算出其半径为地球的 1.06 倍，就规模而言，它几乎是地球的孪生兄弟。其宿主恒星 HD 137010 是一颗 K型矮星，比我们的太阳略小、更凉爽、寿命更长。这类恒星正日益被视为潜在宜居世界的理想宿主，因为它们在数十亿年间能提供更稳定的辐射环境。
该候选行星的估算轨道距离约为 0.88 天文单位 (AU)，这使其与恒星的距离可与日地距离相媲美。由于宿主恒星的光度低于太阳，这一距离导致的环境比地球要冷得多。这一发现代表了一个重要的里程碑，因为目前像 TESS 这样的任务发现的大多数地球大小的行星，要么围绕着更小的 M型矮星运行，要么具有极短且酷热的轨道周期。
宜居性与温度估算
温度是决定一个世界宜居性的关键因素。根据其预计轨道，HD 137010 b 接收到的入射恒星辐射通量约为地球的 0.29 倍。这使该行星处于恒星宜居带的外缘——即理论上行星表面可以存在液态水的区域。根据其大气成分，HD 137010 b 可能是一个“凉爽”的地球，或者更类似于温带版的火星。
虽然研究人员警告说，由于数据的单次凌日性质，确切的轨道周期仍是一个“预测”值，但该候选行星的属性仍然诱人。即使它处于宜居带寒冷的边缘，它仍然是少数围绕类太阳（FGK）恒星运行且不是“热地球”的地球大小候选行星之一。这样一个世界的存在表明，K2 任务的数据在识别温带陆地环境方面仍具有未开发的潜力。
明亮宿主恒星的重要性
HD 137010 b 最令人兴奋的方面之一是其宿主恒星的亮度。HD 137010 的 V波段星等为 10.1，比最初 Kepler 任务针对的遥远恒星要明亮得多。亮度是系外行星后续研究的“筹码”；它允许进行高精度的视向速度测量以确定行星的质量，并使未来能够通过光谱学进行大气特征分析。
NASA Ames Research Center 的 Steve B. Howell 和其他合著者强调，这是第一颗具有类地轨道周期且凌日恒星足够明亮、可进行实质性后续研究的地球大小候选行星。大多数此前发现的此类 Kepler 系外行星都太暗了，目前的望远镜无法测量这些行星的重量或探测它们的大气。然而，HD 137010 b 为下一代天文仪器提供了一个触手可及的目标。
K2 的遗产与未来方向
HD 137010 b 的发现证明了 Kepler 太空望远镜的遗产。即使在任务结束多年后，当与现代分析技术和公民科学家的奉献相结合时，其数据仍然是发现的宝库。通过弥合 TESS 的短周期发现与最初 Kepler 任务的深空凝视之间的鸿沟，K2 为长周期陆地行星种群提供了一个独特的窗口。
展望未来，研究团队建议，预计于 2026 年发射的 PLATO（行星凌日和恒星振荡任务）等未来任务将专门设计用于寻找更多像 HD 137010 b 这样的世界。在此之前，HD 137010 b 仍是地面天文台的高优先级候选目标。确认其 355 天的周期并测量其质量将是下一步，以了解这个遥远的世界究竟是真正的类地兄弟，还是其太阳系边缘的一个冰封遗迹。
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