5000颗系外行星

在 2018 年发射 NASA 的 TESS（凌日系外行星调查卫星）任务之前，天文学家试图提前了解它会发现什么。一项研究计算出，TESS在其为期两年的主要任务中将发现4430 到 4660颗新的系外行星。

主要任务 (PM) 已经结束，TESS 现在处于扩展任务(EM) 中。延长任务的时间为 1.5 年，TESS 已发现176 颗已确认的系外行星和 5164 颗候选者。科学家们仍在研究主要任务的数据，因此这些数据可能隐藏了更多的系外行星。苔丝还没有完成。

当 TESS 发现一个新的系外行星候选者时，该候选者将成为TESS 感兴趣的对象(TOI)。该任务最近宣布了另一批系外行星候选者，将 TOI 数量增加到 5,000 多个。迄今为止，新批次的 TOI 数量翻了一番。这批主要来自明尼苏达理工学院（MIT）的微弱星搜索。麻省理工学院博士后 Michelle Kunimoto 领导了微星搜索。

去年这个时候，TESS 发现了超过 2,400 个 TOI。今天，TESS 已经达到了这个数字的两倍多，这是对任务和所有团队搜索新行星数据的巨大证明，国本在新闻稿中说。我很高兴在未来几年看到更多的人！

TOI 需要确认，当 TESS 识别出一个时，它会被输入到 TESS 后续观测计划 (TFOP)。全球设施的 40 多个天文学家小组组成了 TFOP。他们的观察不仅证实了候选者是真正的系外行星；他们还改进了系外行星的半径和质量。一旦 TFOP 完成它的工作，这颗行星就可以被称为一颗已确认的系外行星。

TESS 是一项复杂的任务，会产生大量数据。系外行星候选者隐藏在该数据中，并且大部分数据需要人工检查。但这是一项艰巨、耗时的任务。微星搜索使用一种改进的方法来搜索系外行星候选者的所有数据。

微星搜索 FSS 与 PM 不同。TESS 的主要任务集中在附近的明亮恒星上，但 FSS 将焦点放在微弱恒星周围的系外行星上。暗星搜索是……一个独立的审查管道……结合了自动审查测试和手动检查，以识别这些较暗恒星周围有希望的行星候选者。

左：四个 TESS 相机的瞬时组合视野。中间：将天球细分为 26 个观测扇区。右：天球观测的持续时间，考虑到扇区之间的重叠。包围黄道的黑色虚线圆圈表示 JWST 将能够随时观察到的区域。

TESS 为期两年的主要任务覆盖了 85% 的天空。卫星第一年观测南半球天空，第二年观测北半球天空。这批新的系外行星候选者来自 TESS 扩展任务的第一年，即该任务的第三年。在那一年，航天器重新观测了地球的南半球天空，这是该任务在第一年研究过的区域。重新观察导致了数十个新的 TOI。

在这张地图上，超过 5,000 颗系外行星候选者挤满了天空。麻省理工学院的 TESS 科学办公室于 12 月 21 日发布了最新一批 TESS 感兴趣的对象（地图上的大橙色点），将目录提升到新的 5,000 计数里程碑。当苔丝第二年延长任务时间的下一批 TOI 发布时，北方的天空也可能充满大橙色点。

Katharine Hesse 是麻省理工学院 Kavli 研究所审查和发布 TOI 团队的一员。根据扩展任务第一年的数据，我们发现了在主要任务期间发现的数十个 TOI 候选者，黑塞在新闻稿中说。我很高兴看到在扩展任务的其余部分以及未来几年与 TESS 一起可以找到多少多行星系统。 有计划将 TESS 任务延长到 2025 年及以后，在此期间，卫星应该会揭开更多新的行星候选者的面纱。

TESS 的扩展任务不同于主要任务。它将成像节奏从 PM 的 30 分钟增加到 EM 的 10 分钟。因此，苔丝在其 EM 中观察一颗恒星的时间将是 PM 中的三倍。

这张图片描绘了 TESS 扩展任务前半部分（称为第 3 周期）的勘测扇区。TESS 第 3 周期在扩展任务的第一年（从 2020 年 7 月到 2021 年 6 月）期间观察了南黄道半球的场。节奏更高在扩展任务中，产生更完整的数据。它涵盖了 27-39 部门。

Michelle Kunimoto 告诉今日宇宙，EM 更快的节奏有利于候选人审查过程，并减少误报。我预计新兴市场的误报率低于总理。部分原因应该是因为 PM 中的大多数目标都在 EM 中被重新观察到，所以恒星有更多的数据可以使用，更多的数据意味着更多的凌日和对行星参数的更好限制。 国本说道。

另一部分应该是因为 EM 全帧图像观测以改进的 10 分钟节奏进行观察，比 PM 观察的 30 分钟节奏更快。这意味着在 EM 中观察到的恒星在同一时间段内的数据点将是在 PM 中观察到的恒星的三倍。这有助于区分凌日形状，并帮助 TOI 审查员在将光曲线警告为 TOI 之前发现光曲线中天体物理误报的迹象。

误报在 TESS 的数据中起着重要作用。识别它们需要努力，并且它们在 PM、EM 和微弱星搜索中以不同的速度出现。TESS产生海量数据，PM、EM、FSS收集的数据各不相同。

Kunimoto 提供了一些误报数字，并解释了它们是如何结合在一起的。

在 2241 个 Prime 任务 TOI 中有：

• 606 误报 (FP)

• 192颗已确认行星（CP）

• 269颗已知行星（KP）

• 1174 行星候选者（PC）

主要任务中的大量 FP 可能看起来令人震惊，但这是该过程的预期部分。PM 拥有最高数量的 FP 和最高数量的已确认行星。为什么？

请记住，这些是最古老的 TOI，这意味着它们受到社区关注的时间最长，并且会收到最多的后续工作，Kunimoto 说。但 Prime Mission 中的大多数 TOI 尚未被视为误报或被确认为行星。看起来 27.0% 的 Prime Mission TOI 是误报，20.6% 是真正的行星，剩下的 52.4% 还没有最终处置，Kunimoto 解释说。

这是系外行星 HD21749b 的艺术家插图。它离它的恒星和轨道非常近，只用了 36 天。苔丝向我们展示了我们自己的太阳系中的行星并不代表一种规范。扩展任务的探测数据看起来不同。但这些数据还没有像总理那样受到仔细审查。

EM 确定了 936 个 TOI。这不包括微弱星搜索。

• 61 帧

• 10 个 CP

• 120 KPs（其中许多最初是由 K2 任务发现的，并在过去约 5 个月内第一次观测黄道时被 TESS 重新检测到）

• 747 台电脑

6.5% 是 FP，13.9% 是真正的行星，剩下的 77.5% 仍然是候选者，Kunimoto 解释说。与 PM 相比，EM 中更大比例的 TOI 仍然是候选对象，因为数据存在的时间不长。

艺术家绘制的围绕 TOI-1233 运行的五颗行星的渲染图，其中四颗是 TESS 发现的。

接下来是微弱的星搜索。FSS 不是一个单独的任务，只是梳理数据的不同方式。由于目标恒星较暗，因此没有那么多光。这意味着数据不那么强大，并且可能会有更多的误报。这也意味着审查过程更具挑战性和严格性。到目前为止，Faint Star TOI 占 2033 个 TOI，其中 1617 个最初是使用 Prime Mission 的数据（Prime Mission 结束一年后）发现的，最新一批 416 个（推动 TESS 超过 5000 个 TOI）来自扩展任务。

以下是 FSS 的当前结果：

• 133 帧数

• 1个CP

• 15个KP

• 1884 台电脑

到目前为止，FSS 数据包含的误报率高于其他任务。这并不意外。

国本解释了原因：

我还希望 Faint Star TOI 的误报率高于其他类型的 TOI，Kunimoto 说。这些是 TESS 星等 = 13.5 等微弱的恒星周围的 TOI，几乎没有明亮的恒星（< 10.5 等）。较暗恒星的光变曲线精度较低，这使得寻找行星、区分凌日形状和发现误报迹象变得更具挑战性。

微弱恒星的较低星等会导致特定类型的误报。其中大部分是热木星。为什么？它们阻挡更多的光，从而产生更强的信号。

这也意味着大多数 Faint Star TOI 应该是巨大的，它们的传输深度非常深，仍然可以在嘈杂的光曲线中脱颖而出，Kunimoto 解释说。事实上，超过一半的暗星 TOI 是热木星，轨道周期非常短的巨型行星！

巨头往往更容易与黯然失色的二元误报相混淆。最后，较暗的恒星往往拥有较少的恒星信息，因此在某些情况下，我们实际上并不知道质量/半径/温度等。主持人明星，国本说。

TESS 在 1 到 26 扇区发现了 4584 个食双星 (EB)。EB 可能是误报，但它们也是一个重要的研究课题，是恒星天体物理学的支柱之一。因此，即使 TESS 检测到误报，有时它仍然是科学的胜利。

由于要观察的光线较少，天文学家处境艰难。他们需要来自恒星的光来测量恒星的特性。而且由于他们对围绕恒星运行的潜在行星的所有了解都是基于恒星本身，因此会导致不确定性。我们必须假设某些恒星参数来估计，例如，行星有多大，因此，如果我们有正确的恒星半径，一些微弱星 TOI 可能会太大而不能成为行星，国本说道。

误报没有错。它们是流程的预期部分，不代表任何方式的失败。误报是行星候选识别的预期和不可避免的一部分，国本强调。它们比实际行星更容易识别。

最后，我想强调的是，识别误报比完全确认行星要容易得多，国本说。

艺术家对 HD 21749c 的构想，这是 NASA 的凌日系外行星测量卫星 (TESS) 发现的第一颗地球大小的行星，以及它的兄弟 HD 21749b，一个温暖的亚海王星大小的世界。

迄今为止，来自 TESS 的数据代表了一种时间快照。被列为行星候选者的 TOI 可能已经得到确认，但尚未在任何期刊上报道。上面标记为行星候选者的 TOI 可能已经收到后续跟进，表明它很可能是一颗真正的行星，但社区中还没有人为该行星撰写正式的验证/确认文件！ 国本说道。

不可能知道苔丝的最终数字是多少。但我们距离 1992 年在脉冲星周围发现的两颗系外行星已经走了很长一段路。尤其感谢开普勒和 TESS，截至 2022 年 1 月 10 日，我们知道有 4903 颗已确认的系外行星。TESS 仍在工作，还有数据积压。到目前为止，已有 176 颗 TESS 确认行星和 5164 颗 TESS 候选。