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迄今为止,天文学家已经在银河系内发现超过4500颗系外行星了。这些行星最大的质量是木星的好几倍,最小的体积和月球差不多大。至于更小的系外行星,不是不存在,而是小到让我们难以发现。
发现系外行星都如此困难,就更不用说发现系外卫星了。但是在太阳系内,卫星的数量要远远多于行星的数量。仅仅木星这一颗行星,就有79颗卫星,更别提有些小行星也有卫星的情况了。我们有理由相信,银河系内其他恒星系统中卫星的数量也比行星多得多。
最近,天文学家发现了一颗系外卫星,这颗卫星的体积,甚至比地球还要大……
这已经是天文学家第二次疑似发现系外卫星了,在2017年的时候,哥伦比亚大学David Kipping博士所带领的团队就曾经报告疑似发现了一颗系外卫星。值得一提的是,这一次取得重大发现的,还是他的团队。在最近的《自然-天文学》杂志上,他们介绍了自己的最新成果。
这颗卫星位于5500光年外,它的宿主行星是Kepler 1708b。这颗行星本身就非常巨大,质量可能达到了木星的4倍。它的卫星也非常惊人,这颗被命名为Kepler 1708b-i的卫星,半径达到了地球的2.6倍。也就是说,太阳系八大行星中,有四颗都比它小!
要知道,太阳系内最大的卫星木卫三半径也只有2631公里,只有地球的40%左右,也就是Kepler 1708b-i的1/10!
而且,太阳系内比地球大的行星中半径最小的就是海王星,也有地球的4倍左右,是一颗气体行星。这中间的差距太大,以至于天文学家无法判断一颗行星到底要有多大的半径就可以成为气体行星。或许像Kepler 1708b-i这样达到地球2.6倍的情况下,就足以成为气体星球了。如果真的是这样,这将会是一颗气体卫星!
那么,天文学家是如何发现这颗卫星的呢?
其实,发现系外卫星的手段,无外乎是从发现系外行星的手段中选取。这一次研究人员用到的,就是我们经常介绍的方法——凌日法。
连它的宿主行星Kepler 1708b本身,也是利用这个方法被发现的。当它运行到宿主恒星和地球之间的时候,天文学家的望远镜就会捕捉到明显的恒星亮度的下降,并且这种下降的频率非常稳定,意味着有一颗行星稳定地进行着公转。
在Kepler 1708b导致宿主恒星亮度略微下降之后的一段时间内,Kipping博士等人又发现了恒星亮度的另一次亮度下降,只不过比行星导致的变化要小一些。
得到这样的信号,并不一定就意味着发现了系外卫星。和其他许多天文发现一样,研究人员首先要排除可能的干扰因素。根据Kipping博士的说法,他们把可能导致干扰的因素都排查了一遍,发现这个信号始终存在,这意味着它的确是某种宇宙天体导致的结果。
随后再根据凌日的效果,研究人员才推测,他们发现的就是一颗系外卫星。它和宿主行星的距离相当于行星半径的12倍,这和木星系中木卫二的半长轴与木星半径的关系相似。
即便如此,对于如此巨大的系外卫星,他们仍然表示非常不可思议。所以他们推测,Kepler 1708b-i原本可能就是一颗行星,再一次近距离接触Kepler 1708b的时候被后者的强大引力所吸引,从此变成了一颗卫星。
这样的情况发生的概率的确很低,但是考虑到理论上银河系内存在着海量的系外卫星,多小概率的事件都是有可能发生的。而且,鉴于目前的观测能力,天文学家发现的系外卫星就只有这两颗,根据Kipping博士的说法:在所有的观测之中最先被探测到的,通常都是最奇葩的那部分。
的确如此,上一次他的团队发现的系外卫星,也是一个奇葩。那颗卫星名叫Kepler 1625b-i,同样非常巨大。其宿主行星的质量是木星的10倍,它本身的质量也和海王星差不多大,二者的距离大约是300万公里。针对这种像海王星一样大的系外卫星,Kipping博士还专门起了个名字——类海王卫星(Nept-moon)。
对于天文学家来说,目前能够发现的系外卫星只能是最巨大的那部分,因为我们的观测能力还相当有限,它们又是最容易被发现的。
即便如此,在发现了疑似的系外卫星信号时,天文学家也要非常严谨地排除其他干扰因素。根据华盛顿大学的Eric Agol的说法:“这或许仅仅是数据出现了一个小波动,也可能是来自于恒星或者仪器本身产生的噪音。”
其实天文学家发现的疑似系外卫星已经很多次了,不过最终基本都被确认是观测误差导致的。就连2017年发现的Kepler 1625b-i,也一直存在着比较大的争议。至于这一次发现的Kepler 1708b-i,究竟有着怎样的身份,即便发现它的团队非常有信心,但其他天文学家认为必须要进一步确认才可以。
不论是已经垂垂老矣的哈勃太空望远镜,还是刚刚升空的詹姆斯·韦布太空望远镜,都具有验证这颗系外卫星是否真实存在的能力。不过,它们的观测时间都被排得很满,恐怕抽不出时间来。
而且,对Kepler 1708b-i的观测也有严格的时间限制,因为Kepler 1708b绕宿主恒星公转的周期大约是2年,所以我们每2年才能获得一次观测它的机会。这也要求Kepler 1708b-i在宿主行星下一次凌日的时候,它自己也恰好处在Kepler 1708和地球之间,并且没有被Kepler 1708b所遮挡。
总之,这颗卫星究竟是否真实存在,仍然很难盖棺定论,除非人类有更加先进的探测方法。我们都知道银河系内一定有数不胜数的系外卫星,但却不知道该怎么寻找它们。
宇宙般的里程碑!天文学家确认5000颗系外行星,很是给力
系外行星命名是在母星名字后加上一个小写英文字母。在一个行星系统内首个发现的行星将加上”b”,如51 Pegasi b,而随后发现的则依次序为”51 Pegasi c”,”51 Pegasi d”等。不使用”a”的原因是因为可被解释为母星本身。字母的排列只按发现先后决定,因此在Gliese 876系统内最新发现的Gliese 876 d却是系统内已知轨道最小的一个行星。 在51 Pegasi b于1995年被发现前,系外行星有不同的命名方法。最早被发现的PSR 1257+12行星以大写字母命名,分别为PSR 1257+12 B及PSR 1257+12 C。随后发现了一个更为接近母星的行星时,却命名为1257+12 A而不是D。 一些系外行星也有非正式的外号,例如HD 209458 b又称欧西里斯。
在系外行星研究历史上有不少里程碑。1992年沃尔兹森及弗雷首次在《自然》发表发现系外行星的报告,显示脉冲星PSR B1257+12拥有行星。脉冲星行星的发现仍被认为是不寻常的事。 51 Pegasi b是首个发现的主序星行星,由米歇尔·麦耶及戴狄尔·魁若兹于1995年在《自然》发表。天文学家最初都对这个“热木星”(即小轨道大质量的气体行星)感到惊讶,但很快便发现更多类似的行星。 自此以后,值得注意的发现包括:
1999年,HD 209458 b
HD 209458 b最初是用视向速度法发现,后来成为第一个被观测到凌日的系外行星。凌日观测证实了此天体的行星身份。
2001年,HD 209458 b
利用哈伯太空望远镜,天文学家发现了HD 209458 b的大气层含有的钠比预期低,显示云层遮蔽了低层的大气。
2003年,PSR B1620-26c
2003年7月10日,施坦因·希古拉德森(Steinn Sigurdsson)及其研究队伍分析了哈伯太空望远镜得到的资料,证实了PSR B1620-26c这个已知最古老的系外行星。这行星位于离地球5600光年的天蝎座M4星团,是唯一已知围绕双星的行星(母星分别为脉冲星和白矮星)。其质量为木星的两倍,年龄估计有125亿年。
2004年,Mu Arae d及TrES-1
2004年8月欧洲南天文台的高精度视向速度行星搜索器发现了天坛座μ的一颗质为约为地球14倍的行星Mu Arae d,为截至2006年9月已知质量第三低的主序星行星,而且可能是首个太阳系以外的主序星的类地行星。同年,天文学家利用了4吋望远镜以凌日法发现了TrES的行星TrES-1,结果随后由凯克天文台证实,成为由最小直径望远镜发现的系外行星。
2005年,Gliese 876 d
2005年6月,红矮星Gliese 876的第三个行星Gliese 876 d被发现。其质量约只有地球7.5倍,是已知第二低的系外主序星行星,而且几乎可以肯定这行星由岩石组成。其轨道半径只有0.021天文单位,公转周期为1.94日
2005年,HD 149026 b
2005年7月发现的HD 149026 b的核心质量为地球质量70倍,占其总质量的三分之二,是已知拥有最大核心的行星。
2005年,HD 188753 Ab
2005年7月,天文学学宣布发现在一个约在149光年以外的三星系统(黄、橙、红色)中的行星HD 188753 Ab,对现今的行星形成理论造成挑战。这是一个略为大于木星的气体行星,围绕天鹅座HD 188753系统的主星公转,故称为HD 188753 Ab,公转周期为3.3日,轨道半径约十二分之一天文单位。另外两个恒星互相旋转周期为156日,并同时以25.7年周期绕著主星公转,和主星距离约为土星与天皇星轨道半径之间。这两个恒星对主流的热木星形成理论造成挑战,这理论指大型气体行星在一个较远的距离形成,然后以未知的机制转移到星系内围;然而两个恒星的存在使这个理论不适用,因为它们会妨碍外围行星的形成。
2006年,OGLE-2005-BLG-390Lb
2006年1月25日公布了OGLE-2005-BLG-390Lb的发现。这是已知最远、亦可能是最冷的系外行星。这行星约在21,500光年以外的一个星系中心,以重力微透镜法发现,质量估计为地球5.5倍,是已知质量最低的主序星系外行星。在此以前发现的低质量行星都只有很小的轨道,而OGLE-2005-BLG-390Lb的轨道半径则估计有2.6天文单位。
2006年,HAT-P-1b
利用一个称为“HAT”的自动小型望远镜网络,哈佛-史密松天文物理中心的天文学家发现了一个系外行星HAT-P-1b,其母星为450光年之外位于蝎虎座的一个双星系统中的其中一个恒星,行星半径为木星的1.38倍而密度只有木星的一半,是已知密度最低的行星。现时仍不清楚这行星如何形成,但相信这类低密度行星(包括HD 209458 b)会有助了解行星形成的过程。哈佛-史密松天文物理中心的罗伯特·诺伊斯(Robert Noyes)说:“我们不能不说发现HD 209458 b是一件侥幸的事,这个新发现提示了我们有关行星形成理论中遗漏的东西。”
2006年,SWEEPS-10
透过SWEEPS计划(Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search),哈伯太空望远镜在银河系中心区域发现16颗系外行星候选星。其中有一颗行星的质量最少为木星的1.6倍,公转周期仅有10小时,故被命名为被命名为SWEEPS-10,也被称为极短周期行星(USPPs)。此行星距离母星(估计为红矮星)仅有120万公里,因此表面温度估计达摄氏1650度,为已知系外行星中最热的一颗。
2009年,GJ-1214b
科学家最新发现一颗表面富含大量水资源的岩石行星,这颗系外行星目前被命名为“GJ 1214b”,距离地球仅40光年,它环绕着一颗红矮星运行,它是当前发现的唯一一颗超级地球系外行星——质量在地球和海王星之间,并具备稳定的大气层。从天文学角度上讲,GJ 1214b是我们的邻居,它与地球之间的距离非常近,甚至我们的电视信号都可以抵达这颗行星。GJ 1214b行星的体积是地球的3倍,质量是地球的6.5倍,它是迄今发现的第二颗最小系外行星,此前有一颗叫做“CoRoT-7b”的行星,体积仅是地球的1.7倍,质量是地球的5倍。
NASA确认5000颗系外行星是宇宙里程碑
太阳系以外的行星——系外行星——是什么样子呢?这张展示了各种各样的行星。科学家们在上世纪九十年代发现了第一颗系外行星。NASA刚刚确认一个新的行星,现在总计有5000颗系外行星并且这个数量还在增加。
5000颗系外行星
不久前,人类只知道宇宙中的少许行星,这些行星全都环绕太阳运行。但大量的新发现,成就了科学 探索 的高点:2022年3月21日,科学家证实太阳系中超过5000颗行星存在。
行星里程表于3月21日开启,最新一批65颗系外行星—我们直系太阳家族以外的行星—被添加到NASA系外行星档案中。该档案记录了出现在同行审查的科学论文的系外行星发现,并且已经使用多种勘探方法或分析技术进行了确认。
迄今为止发现的5000多颗行星包括像地球一样的小型岩石世界,比木星大许多倍的气态巨行星,以及围绕其他恒星的灼热轨道的热木星。超级地球,可能是比我们自己更大的岩石世界,还有迷你海王星,是我们系统海王星更小的版本。再加上同时绕两颗行星运行的合成行星和顽固地围绕死恒星的倒塌残骸运行的行星。
天文学家们已经发现了超过五千颗系外行星,或在我们太阳系之外的行星。而这只是我们银河系中数以百计有望发现的系外行星的一部分。系外行星的发现就如同车轮上的辐条一样,从地球上以圆锥状辐射开来。更多的发现等着我们。
编号世界:5000颗系外行星及未知
该档馆的科学负责人,加利福尼亚理工学院NASA系外行星研究所的研究科学家 Jessie Christiansen 说
这不仅仅是一个数字。每一个数字都是一个新的世界,一个全新的世界。因为我们对他们还没了解而感到非常的兴奋。
我们确实知道这一点:我们的银河系像是囊括了数百万个行星。1992年,当一个新的世界轨道围绕着一个更奇怪的行星,人们开始不断宣传这样的发现。这是一种被称为脉冲星的中子星,一种快速旋转的恒星残骸,以毫秒级的灼热辐射脉冲。测量以时间而轻微变化的脉冲使科学家发现了围绕脉冲星的行星轨道。
仅仅发现了三颗围绕这种旋转脉冲星的行星打开了 探索 的大门,这篇文章的主要作者在三十年以前公布了第一个可以被确认的系外行星,作者Wolszczan 说道:
如果你能发现一个行星围绕在中子星之间,纳闷行星几乎无处不在。行星的产生过程是非常强健稳壮的
Wolszczan也是宾夕法尼亚州州立大学研究系外行星的教授,说我们打开了不再仅仅只是将新发现的行星添加在列的全新时代。发射于2018年的TESS——过境系外行星勘测卫星,持续 探索 着新系外行星。但是不久后新一代更强的望远镜和高灵敏度仪器将于近期发射詹姆斯·韦伯太空望远镜,而这将会捕捉从系外星系发射出的光线,读取其中的气体从而去识别潜在的宜居迹象。
更多望远镜的搜寻
将会在2027年发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜,会用多种新的方法来观察系外行星。欧洲航天局将于2029年发射ARIEL,以便于完成观察系外行星大气层的任务。NASA的一项叫做CASE的国际技术,也将会帮助我们观察系外的星云。
Wolszczan said:
在我看来,我们有可能会在某个地方找到某种生命,这是不可避免的。
他补充道,地球上生命的化学成分与宇宙中的所发现的某些化学成分是紧密相连的,以及对一些广泛有机分子的探测,都表明发现其他生命本身就是一个时间的问题 。
在这个视频中,将十几年来发现的系外行星用音符来代表。圆圈则表示他行动轨道的位置和大小,颜色则代表了不同的探测方法 。低音符代表着长轨道 ,而高音符却代表着短轨道。
如何寻找其他世界?
视野并非时常如此明亮。1995年,在类太阳恒星周边发现的第一颗行星被证实是一颗炽热的木星:质量约为木星一半的气态巨行星,绕其恒星的运行周期为4天。也就是说,这颗星球的一个“年度”仅有四天。自从天文学家们学会识别这类行星后,越来越多这样的行星被记录到地面望远镜数据中:先是数十颗,后至数百颗。它们是通过“摆动”方法被发现的:即追踪轨道行星引起牵引的恒星轻微来回运动。不过,在这些行星中未能发现任何适合居住的迹象。
寻找类地小岩石世界需要系外行星搜寻技术“凌日法”的一个重大飞跃。天文学家Willianm Borucki想到一个主意:将及其敏感的光探测器连接到望远镜上,随后将其发射到太空中。这台望远镜将在超过17万颗行星的视场上凝视数年,寻找行星穿过恒星表面时的微小星光下降迹象。
这个设想通过开普勒太空望远镜得以实现。
现已退休的开普勒任务首席研究员Borucki说,2009年发射的开普勒太空望远镜为宇宙打开了新的窗口。
他说道:我有一种真正的满足感,并对宇宙的一切充满敬畏。我们没预料到会有这么多种类的行星系统和恒星。真是太神奇了!
5000颗系外行星:一张信息图
到目前为止,银河系中已经确认的5000多颗系外行星中包含了各种类型的行星:其中一些就像我们太阳系的一些行星一样,另外大部分还是不一样的。在这之中有一类比地球更大、岩石更多的神秘星球,他们被称作“超级地球”。图像来自 NASA/JPL-Caltech 。
最后,NASA/JPL于2022年3月21日宣布,已确认的系外行星数量刚刚超过5000颗,这就是
30年的 探索 之旅。
BY :EarthSky Voices
FY :Astronomical volunteer team
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