在太阳系外已知存在的 5000 多颗行星中，大多数都以惊人的距离围绕恒星运行。在已确认的系外行星中，80%以上的行星的轨道都短于 50 天，这些可爱的世界距离恒星的距离至少是水星距离太阳的两倍，有些甚至比水星距离太阳更近。
艺术家描绘的 TOI-4600 系统中的两颗行星和恒星。资料来源：Tedi Vick
天文学家开始大致了解这些行星的形成、演变和组成。但对于轨道周期较长的行星来说，情况就模糊得多了。轨道长达数月至数年的遥远世界更难被探测到，因此它们的特性也更难辨别。
现在，长周期行星的名单上又增加了两颗。麻省理工学院、新墨西哥大学和其他机构的天文学家发现了一个罕见的系统，该系统包含两颗长周期行星，围绕着距离地球815光年的附近恒星TOI-4600运行。
研究小组发现，这颗恒星上有一颗内行星，其轨道周期为82天，与水星的轨道周期相似，而第二颗外行星每482天绕行一圈，介于地球和火星的轨道之间。
图示：NASA 的凌日系外行星巡天卫星（TESS）正在工作。资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心
解读 TESS 的数据
这项宝贵的发现是利用美国国家航空航天局（NASA）的凌日系外巡天卫星（TESS）的数据得出的，TESS是麻省理工学院领导的一项任务，负责监测最近的恒星，寻找系外行星的迹象。这颗新的、距离更远的行星是 TESS 迄今探测到的周期最长的行星。它也是最冷的行星之一，温度约为华氏零下117度，而内部行星的温度则为华氏170度。
这两颗行星都可能是气态巨行星，类似于木星和土星，不过内行星的成分可能更多的是气体和冰的混合。这两颗行星弥补了"热木星"与我们太阳系中更冷、周期更长的气态巨行星之间的差距。"热木星"是一种舒适的短轨道行星，占系外行星发现的大多数。
团队成员、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所技术人员凯瑟琳-赫塞（Katharine Hesse）说："这些周期较长的系统是一个相对未被探索的范围。我们正试图找出我们的太阳系与我们发现的其他太阳系的比较，我们确实需要这些更边缘的例子来更好地理解这种比较。因为我们发现的很多系统看起来都不像我们的太阳系。"
赫塞和她的同事们，包括第一作者、新墨西哥大学（UNM）研究生伊斯梅尔-米列斯（Ismael Mireles），于8月30日在《天体物理学期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）上发表了他们的研究成果。
TESS如何运行
TESS 监测最近的恒星，寻找系外行星的迹象，方法是对准一片天空，连续 30 天测量该区域恒星的亮度，然后再转向下一片天空。科学家们使用"管道"或算法搜索，对测量结果进行梳理，寻找可能由行星从恒星前方经过造成的亮度下降。
2020 年，一条管道发现了一颗恒星可能从北部天空的天龙座附近经过。这颗恒星被归类为TOI-4600（TESS感兴趣的天体）。TESS单次凌日行星候选者工作组对最初的凌日进行了详细研究，该工作组由麻省理工学院、UNM大学和其他地方的科学家组成，他们在单次凌日事件中寻找长周期行星的迹象。
赫塞指出："对于像TESS这样的任务来说，它只能对天空中的每个区域进行30天的观测，你确实需要增加观测次数，才能获得足够的数据来发现轨道长于一个月的行星。"
研究小组在 TESS 数据的其他区域寻找这颗恒星，最终又发现了三次与第一次类似的凌日。从这四次凌日中，科学家们可以确定，凌日源是一颗行星--TOI-4600b，其轨道相对较长，为 82 天。研究小组还发现了第五次凌日，但与其他信号不同步。他们想知道 这次凌日会不会是另一颗恒星暂时遮挡了第一颗恒星？或者是第二颗绕行行星？
发现巨行星
2021 年，当米雷莱斯加入研究小组后，他接手了研究小组的工作，从 TESS 上寻找更多的观测数据，以解释最后一次令人费解的凌日现象。
米雷莱斯回忆说："每下来一个数据扇区，我都会看看是否有第二次凌日，前五个扇区都没有。然后，在去年 7 月，我们看到了一些东西。"
实际上，他们看到了两件事情：一次凌日出现在同一个82天的周期内，这进一步证实了一颗长期运行的行星的存在；第二次凌日是在前一次不同步的凌日964天后被探测到的。后两次凌日的深度或变暗的光量相似，这表明这两次凌日都是由一个天体产生的，该天体每 964 天或每 482 天绕恒星运行一次。研究小组推断，毕竟 TESS 根本就没有朝恒星的方向观测，因此无法捕捉到行星在 482 天时穿越恒星。研究小组使用一个模型模拟了行星在两种轨道周期下的情况，得出的结论是482天的轨道更有可能。
为了进一步确认他们已经发现了两颗长周期行星，研究人员使用多台地面望远镜对这颗恒星进行了重点观测。这些观测结果帮助研究小组排除了假阳性的情况，比如第二颗恒星使主星黯然失色。最后，他们得出结论，这颗恒星确实拥有两颗长周期行星： TOI-4600b是一颗温暖的、类似木星的巨行星；TOI-4600c是一颗结霜的、更冰冷的巨行星，也是迄今为止TESS探测到的周期最长的行星。
"我们在一个系统中看到两颗巨行星是比较罕见的。我们习惯于看到靠近恒星的热木星，通常不会发现它们的伴星，更不用说巨型伴星了。这个系统的构造比较独特。"
两颗行星之间的距离与水星和火星之间的距离差不多，这意味着该系统中可能还有其他行星。
"我们想看看是否有更多行星的证据，"Mireles 说。我们想看看是否有证据表明存在更多的行星，"Mireles 说，"潜在的行星肯定有很大的空间，要么在更近的地方，要么在更远的地方。我们的研究表明，TESS既能发现暖木星，也能发现冷木星。"