TOI-700恒星系统是四颗行星的家园，其中两颗位于可居住区，可能存在液态水。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
据美国物理学家组织网（by Joey Rodriguez and Andrew Vanderburg, The Conversation）：美国宇航局最近宣布，在附近一颗名为TOI-700的恒星的可居住区发现了一颗新的地球大小的行星。我们是领导发现这颗行星的两位天文学家，这颗行星被称为TOI-700 e。TOI-700 e距离地球仅100光年多一点——对人类来说太远了，无法访问——但我们知道它的大小与地球相似，成分可能是岩石，可能有生命存在。
你可能听说过近年来许多其他系外行星的发现。事实上，TOI-700 e是TOI-700星系中两个潜在的宜居行星之一。
可居住的行星是那些距离其恒星恰到好处的行星，其表面温度可以维持液态水。虽然在远离地球的地方发现一颗新的、潜在的宜居行星总是令人兴奋的，但系外行星研究的重点正在从简单地发现更多的行星转移。相反，研究人员正在集中精力寻找和研究最有可能回答行星如何形成、如何演化以及宇宙中是否可能存在生命等关键问题的系统。TOI-700 e从许多其他行星发现中脱颖而出，因为它非常适合未来的研究，这些研究可能有助于回答关于太阳系外生命条件的大问题。
从1到5000
1995年，天文学家发现了第一颗围绕类太阳恒星的系外行星。从那以后，系外行星的发现和研究领域一直在快速发展。探测系外行星的特定方法，如凌日法，当一颗行星从它面前经过时，寻找来自遥远恒星的光线的下降，导致了已知系外行星数量的爆炸。
起初，天文学家每年只发现几颗系外行星，但专注于系外行星科学的新尖端设施与提高的探测灵敏度相结合，导致天文学家每年发现数百颗系外行星。随着探测方法和工具的改进，科学家可以了解的关于这些行星的信息量增加了。在30年的时间里，科学家们已经从几乎无法探测系外行星发展到利用詹姆斯·韦伯太空望远镜等设施来表征其大气中的关键化学线索，比如水。
今天，已知的系外行星有5000多颗，从气态巨行星到小型岩石世界。也许最令人兴奋的是，天文学家现在已经发现了大约12颗系外行星，它们可能是岩石，并在其各自恒星的宜居带内运行。
天文学家甚至发现了一些系统——如TOI-700——有不止一颗行星在其恒星的宜居带中运行。我们称这些为keystone系统。
TOI-700系统有一个大的宜居带，新发现的TOI-700 e，没有在这张图片中显示，沿着宜居带的内边缘围绕恒星运行。Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
一对适于居住的兄弟姐妹
当我们的团队在2020年初宣布发现三颗绕恒星运行的小行星时，TOI-700首次成为头条新闻。利用美国宇航局凌日系外行星勘测卫星任务和斯皮策太空望远镜的综合观测，我们通过测量来自TOI-700的光量的小幅度下降发现了这些行星。这些光线的下降是由行星从位于系统中心的小而冷的红矮星前面经过造成的。
通过对光线变化的精确测量，我们能够确定在TOI-700系统中至少有三颗小行星，并暗示可能有第四颗。我们还可以确定，这颗恒星的第三颗行星TOI-700 d在其恒星的可居住区内运行，行星表面的温度可能允许液态水存在。
凌日系外行星测量卫星从2020年7月到2021年5月又对TOI-700进行了一年的观测，利用这些观测结果，我们的团队发现了第四颗行星TOI-700 e。TOI-700 e的大小是地球的95%,令我们惊讶的是，它的轨道位于恒星的可居住区内边缘，位于行星c和d之间。我们对这颗行星的发现使TOI-700成为仅有的几个拥有两颗地球大小的行星在其恒星的可居住区内运行的已知系统之一。事实上，它离地球相对较近，这也使它成为未来表征中最容易接近的系统之一。
更大的问题和回答这些问题的工具
随着詹姆斯·韦伯太空望远镜的成功发射，天文学家现在能够开始描绘系外行星的大气化学特征，并寻找关于它们是否存在生命的线索。在不久的将来，一些大型地面望远镜也将有助于揭示远离太阳系的行星组成的更多细节。
但是，即使有强大的新望远镜，收集足够的光来了解这些细节也需要将望远镜对准一个系统很长一段时间。有数千个有价值的科学问题需要回答，天文学家需要知道去哪里寻找。这就是我们团队的目标，找到最有趣和最有希望的系外行星，用韦伯望远镜和未来的设备进行研究。
地球是目前寻找生命的唯一数据点。外星生命可能与我们所知的生命有很大不同，但目前，类似人类家园的表面有液态水的地方提供了一个很好的起点。我们认为，像TOI-700这样拥有多个可能适合生命存在的行星的keystone系统能够最好地利用观测时间。通过进一步研究TOI-700，我们的团队将能够了解更多关于什么使行星适合居住，类似于地球的岩石行星如何形成和演化，以及塑造太阳系的机制。天文学家越了解像TOI-700这样的恒星系统和我们自己的太阳系是如何工作的，就越有可能探测到宇宙中的生命。
