利用凌星计时探测与表征行星系统

在未来几十年中，系外行星研究旨在推进两个目标：1) 探测并表征质量越来越接近地球的低质量行星；2) 增进我们对行星形成的理解。我们提出了一种新的行星探测方法，能够在这两个目标上取得重大进展，并描述了一个能够进行必要观测的小型望远镜网络。在一个已知行星凌越其宿主恒星的系统中，该系统中的第二颗行星会导致凌星时间间隔发生变化。这些凌星计时变化（TTV）可用于推断扰动行星的轨道要素和质量，即使其质量小于地球质量。这种探测技术是对其他技术的补充，因为它在平均运动共振处最敏感，而其他技术由于简并性在这些区域灵敏度降低。小型地面观测站已经达到了探测亚地球质量行星所需的光度测量精度。然而，TTV 行星搜索目前受到高精度凌星数据数量相对较少以及现有望远镜观测时间不足的局限。随着适合 TTV 研究的已知凌星行星数量在不久的将来大幅增加，这些问题将更加复杂。对小型（$\sim 0.5 {\rm m}$）望远镜地面网络进行相对适度的投资，可以提供所需的覆盖范围，从而显著提高凌星计时观测的有效性。