即使使用最先进的观测手段，遥远的系外行星也难以被发现。尽管面临诸多挑战，一个天文学家团队刚刚报告发现了一颗距离地球约400光年的气态巨行星。它被称为TOI-4465 b ，在其102天的公转周期内，需要12个小时才能穿过其恒星表面。
TOI-4465 b 实际上是由凌日系外行星巡天卫星(TESS) 首次观测到的，并被报告为凌日事件。凌日是指从我们地球的角度来看，被观测到的天体从其恒星前方穿过。这意味着行星必须位于正确的轨道上才能被观测到。此外，其他天体（例如小型黑洞）也可能凌日。因此，仅仅看到凌日现象并不足以确认 TOI-4465 b 是一颗行星。天文学家需要多次观测凌日现象，以确保它不是数据中一次性的波动。
新墨西哥大学的扎赫拉·埃萨克（Zahra Essack）领导了一个专注于这颗气态巨行星的团队项目，她表示，由于TOI-4465 b轨道很长，天文学家每年只有三次观测机会，而这些机会极具挑战性。“观测窗口极其有限。每次凌日现象持续约12小时，但在同一地点连续12小时的黑暗晴朗天空实属罕见。”她说道，“天气、望远镜可用性以及持续覆盖的需求，都加剧了观测凌日现象的难度。”
TOI-4465 b 的特征
这颗气态巨行星是众多与木星大小相近的遥远行星之一。它的半径实际上比木星大25%，内部质量约为木星的六倍。有趣的是，这颗巨大致密的行星在大型木星中相当温和——其温度范围为375至478开尔文（约200至400华氏度）。
TOI-4465 的大小和适中的温度使其成为一类罕见的类木行星。它介于超热木星（大多数这类行星的轨道非常短，大约 10 天或更短）与寒冷的木星（绕太阳公转一周需要 11.8 年）之间。如果 TOI-4465 b 位于我们的太阳系内，其 102 天的轨道周期将使其位于水星和金星之间。如此大小、轨道和较低的温度使其成为未来观测的绝佳目标，尤其是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），它还可以详细研究其大气层。
“这一发现意义重大，因为长周期系外行星（定义为轨道周期超过100天）由于观测机会和资源有限而难以探测和确认。因此，它们在我们目前的系外行星目录中占比不足，”埃萨克解释说。“研究这些长周期行星可以让我们深入了解行星系统在更温和的条件下是如何形成和演化的。”
系外行星探索中的公民科学
那么，鉴于TOI-4465 b面临的挑战，科学家们该如何观测它呢？埃萨克和她的团队利用公民科学的力量，延长了全球的观测时间。该团队呼吁拥有足够强大望远镜的人们观测这颗恒星及其可能存在的行星。来自10个国家的至少24位公民科学家使用他们的个人望远镜追踪了下一次凌日现象。由于这些公民科学家遍布全球，他们能够完成确认凌日现象所需的12小时观测时间。他们的数据补充了来自加利福尼亚州帕洛玛天文台、亚利桑那州惠普尔天文台、智利拉西拉天文台等专业天文台的额外数据。
“TOI-4465 b 的发现和确认不仅扩展了我们对其他恒星系统遥远行星的认识，也展示了充满热情的天文学爱好者如何能够在前沿科学研究中发挥直接作用，”埃萨克说道。“这充分体现了公民科学、团队合作的力量，以及全球合作在天文学领域的重要性。”
凌日系外行星巡天卫星（TESS）——由NASA技术人员于2018年在此准备——收集了原始数据，最终确认TOI-4465 b是一颗系外行星。Kim L. Shiflett/NASA
从最初的TESS数据开始，几个关键项目促成了这项全球性的努力。TESS后续观测计划第一小组（TFOP SG1）、Unistellar公民科学网络（一群使用电脑控制的Unistellar望远镜的业余爱好者和专业人士）以及由新墨西哥大学教授戴安娜·德拉戈米尔领导的TESS单凌日行星候选者（TSTPC）工作组的成员也做出了贡献。
埃萨克表示：“此次合作之所以卓有成效，得益于其背后的基础设施。Unistellar 网络提供标准化设备和数据处理流程，使公民科学家能够做出高质量的贡献。TFOP SG1 提供了一个全球协调框架，连接专业和业余天文学家以及观测设施。由德拉戈米尔教授领导的 TSTPC 工作组汇集了这些具有挑战性的观测所需的探测和后续专业知识。”
利用业余天文学家的望远镜参与科学观测的想法并不新鲜。例如，在20世纪80年代，一个由世界各地的观测者组成的团队组成了国际哈雷观测组织。该组织的成立旨在从尽可能多地、世界各地的观测者那里获取哈雷彗星自1985年首次出现到1986年中期的图像。其他公民科学家的努力也随之兴起，业余和专业天文台携手合作，研究变星、耀变体、超新星、新星、掩星、日食等等。
如今，人们也参与到其他科学领域，包括生物学、健康和医学研究、生态学以及其他众包研究。他们的参与使科学家能够在更长的时间内获取更多数据，并在此过程中节省研究预算。