包括伯尔尼大学和日内瓦大学的NCCR行星成员在内的天文学家利用CHEOPS和TESS空间卫星进行了一次国际合作，发现了一个关键的新系统，该系统由六颗凌日行星以和谐的节奏围绕一颗明亮的恒星运行。这种罕见的特性使研究小组能够确定行星的轨道，而行星轨道最初似乎是一个无法解开的谜题。

　　CHEOPS是欧空局和瑞士的联合任务，由伯尔尼大学领导，日内瓦大学合作。由于与美国宇航局TESS卫星数据的科学家合作，国际团队可以发现围绕附近恒星HD110067运行的行星系统。这个系统的一个非常独特的特征是它的共振链:行星以完美的和谐围绕它们的主星运行。研究小组的一部分是来自伯尔尼大学和日内瓦大学的研究人员，他们也是国家行星研究能力中心(NCCR)的成员。研究结果刚刚发表在《自然》杂志上。

　　HD110067系统中的行星以一种非常精确的华尔兹方式围绕恒星旋转。当离恒星最近的行星绕它转三圈时，第二颗行星在同一时间内正好转两圈。这被称为3:2共振。“在我们发现的5000多颗系外行星中，共振并不罕见，有几颗行星的系统也不罕见。然而，极其罕见的是找到共振跨越六颗行星的长链的系统，”伯尔尼大学CHEOPS研究员休·奥斯本博士指出，他是参与这项研究的CHEOPS观测项目的负责人，也是该出版物的合著者。这正是HD110067的情况，它的行星形成了一个所谓的“共振链”，以3:2、3:2、3:2、4:3和4:3的连续共振对，导致最近的行星完成6个轨道，而最外面的行星只完成一个轨道。

　　一个看似无法解决的谜题

　　虽然由于它们的凌日，最初发现了多颗行星，但行星的确切排列一开始并不清楚。然而，精确的引力舞蹈使科学家团队解开了HD110067的谜团。来自日内瓦大学的Adrien Leleu教授负责分析轨道共振，也是这项研究的合著者，他解释说:“从我们的角度来看，当一颗行星从它的主星前面经过时，就会发生凌日现象，阻挡了一小部分星光，导致其亮度明显下降。”从美国宇航局的TESS卫星进行的第一次观测中，可以确定被称为“b”和“c”的两颗内行星的轨道周期分别为9天和14天。然而，对于其他四颗被探测到的行星，无法得出结论，因为两颗行星在2020年和2022年分别出现过一次凌日，数据上有2年的大差距，另外两颗行星在2022年只出现过一次凌日。

　　由于CHEOPS太空望远镜的观测，这四颗额外行星的谜底终于浮出水面。TESS的目标是一点一点地扫描整个天空，寻找短周期的系外行星，而CHEOPS则是一项有针对性的任务，一次只关注一颗恒星，精确度很高。“我们的CHEOPS观测使我们发现行星d的周期是20.5天。此外，它还排除了其余三颗外行星的多种可能性，' e'， ' f'和' g'，”奥斯本透露。

　　准确预测行星的华尔兹运动

　　就在那时，研究小组意识到HD110067的三颗内行星以精确的3:2,3:2的共振链跳舞:当最内的行星围绕恒星旋转9圈时，第二颗行星旋转6圈，第三颗行星旋转4圈。

　　然后，研究小组考虑了其他三颗行星也可能是共振链的一部分的可能性。“这导致了它们轨道周期的几十种可能性，”勒卢解释说，“但是结合TESS和CHEOPS的现有观测数据，以及我们的行星之间引力相互作用的模型，我们可以排除所有的解决方案，除了一个:3:2,3:2,3:2,4:3,4:3链。”因此，科学家们可以预测外三颗行星(“e”、“f”和“g”)的轨道周期分别为31天、41天和55天。

　　这一预测使得利用各种地面望远镜进行观测成为可能。进一步观测到行星“f”的凌日，揭示了它正是基于共振链理论预测的位置。最后，对来自TESS的数据的重新分析揭示了两次隐藏的凌日，分别来自行星f和g，正好在预测所预期的时间，证实了六颗行星的周期。CHEOPS计划在不久的将来对每颗行星，特别是行星“e”进行更多的观测。

　　未来的关键系统

　　从迄今为止发现的少数谐振链系统中，CHEOPS不仅对HD110067，而且对TOI-178的理解做出了很大贡献。另一个著名的共振链系统的例子是TRAPPIST-1系统，它拥有7颗岩石行星。然而，TRAPPIST-1是一颗非常微弱的小恒星，这使得任何额外的观测都非常困难。另一方面，HD110067的亮度是TRAPPIST-1的50多倍。

　　“HD110067系统中的行星被凌日法探测到这一事实是关键。当它们从恒星前面经过时，光线也会穿过行星的大气层。”伯尔尼大学的博士生Jo Ann Egger指出，他使用CHEOPS数据计算了行星的组成，也是该研究的合著者。这一特性使天文学家能够确定大气的化学成分和其他特性。由于需要大量的光线，明亮的恒星HD110067及其轨道行星是进一步研究行星大气特征的理想目标。HD110067系统的海王星以下行星似乎质量较低，这表明它们可能富含气体或水。未来的观测，例如用詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)，可以确定这些行星是否有岩石或富含水的内部结构，”埃格总结道。