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距离地球仅39光年的地方发现新的太阳系TRAPPIST-1 七颗类地行星环绕


2017/2/23 13:02:11 编辑:admin 来源:本站整理 
今天给大家分享距离地球仅39光年的地方发现新的太阳系TRAPPIST-1 七颗类地行星环绕探索发现文章。喜欢的可以分享距离地球仅39光年的地方发现新的太阳系TRAPPIST-1 七颗类地行星环绕给你的好友。

这幅绘图想像从TRAPPIST-1恒星系统中的一颗行星往外看的景象, 这颗恒星拥有七颗和地球大小相近的行星。 ILLUSTRATION BY M. KORNMESSER,  SPACEENGINE.ORG/ESO
 

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  • ▼距离地球仅39光年的地方发现新的太阳系TRAPPIST-1 七颗类地行星环绕这张示意图把TRAPPIST-1的七颗行星, 与太阳系内侧的行星, 和木星四颗最大卫星的轨道相互比较。   (红色轨道为TRAPPIST-1, 白色轨道为木星与四颗最大卫


    这张示意图把TRAPPIST-1的七颗行星, 与太阳系内侧的行星, 和木星四颗最大卫星的轨道相互比较。 (红色轨道为TRAPPIST-1, 白色轨道为木星与四颗最大卫星)ILLUSTRATION BY O. FURTAK, ESO





    视频:低温矮星周围的七颗系外行星


    据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:胡佳伶):科学家发现, 在39光年外, 有七颗大小与地球相近的行星环绕着一颗恒星, 而且行星表面环境极有可能适合液态水存在。

    科学家在2017年2月22日公布了一项大发现:在地球附近的一颗恒星, 竟拥有七颗和地球大小相近的岩质行星, 其中有些行星的表面可能有液态水(甚至是生命)存在。

    这些行星所绕行的恒星, 是距离地球仅39光年的TRAPPIST-1。 行星之间靠得很近, 因此你也能在这些行星的天空中, 看到其他的行星, 有时候是闪闪发光的弯弯月牙形状, 有时候则是比满月还大上两倍的圆。

    「这个奇景一定很美。 」这篇发表在《自然》(Nature)的论文共同作者剑桥大学的阿穆里.托奥德(Amaury Triaud)这么说。

    现在, TRAPPIST-1系统和其他几个恒星一样, 成了目前除了太阳系外, 拥有最多行星的恒星系统(太阳系有八个行星, 但不包括冥王星等矮行星)。 这个发现意味着, 和地球大小相近的行星比之前所想像的还要多。

    现在, TRAPPIST-1成了在地球附近寻找生命迹象的首选区域。 在TRAPPIST-1系统中, 恒星和行星的相对大小, 以及这个恒星与地球距离较近, 将来或许我们能在这些行星的大气中, 侦测到会行呼吸作用的生物特征。

    「又发现适居带的系外行星这件事, 或许已经让人厌倦。 不过这项发现的重点, 其实在于研究系外行星的优先顺序已经改变, 而且更专注在另一个层面了, 」美国航太总署(NASA)的娜塔利.贝塔哈(Natalie Batalha)表示:「温度适宜, 而且和地球大小差不多的系外行星在银河系里很常见, 但现在的研究重点是要找到离我们够近的系外行星, 才能分析行星大气的特征。 」

    TRAPPIST-1恒星距离我们仅有39光年, 一起来认识周围的行星有哪些精彩故事。

    幸运数字七

    如果你觉得TRAPPIST-1这个名字听来有点熟悉, 那是因为在将近一年前, 科学家才利用位在智利、摩洛哥、南非和其他地方的望远镜, 发现这颗恒星有系外行星的大消息。 2016年5月, 这个团队找到证据显示, 这颗恒星至少有三颗行星, 他们认为其中有些行星大小和地球相近, 而且有可能适合生命存在。 接着在7月, 麻省理工学院的朱利安.德维特(Julien de Wit)又发表论文, 报告其中两颗行星可能拥有浓厚的大气, 就像是地球和金星。

    现在, 美国航太总署的史匹哲太空望远镜(Spitzer Space Telescope)花了整整20个昼夜紧盯着TRAPPIST-1, 终于发现并确认这个恒星拥有更多行星。 虽然说它们的母恒星很不起眼, 质量只有太阳的8%, 亮度也大约只有太阳的千分之一。 这种恒星是银河系里最常见的一种, 称为M矮星。 这颗恒星照耀在行星七姐妹上的微弱光芒, 主要落在红外光波段--我们无法以肉眼看到红外光, 只能感觉到它的温度。

    但史匹哲望远镜能够看到红外光, 当望远镜对准这颗恒星时, 出现了一些特殊的现象。 这颗恒星的光芒会周期性地变暗--这是因为行星在经过恒星前方时, 在恒星表面投下影子, 暴露了自己的行踪。 科学家在明亮不定的光度变化曲线中, 辨认出七颗行星的特征。

    其中三颗是原本2016年公布和地球大小相近的行星。 有趣的是, 科学家在仔细检查后, 发现2016年所公布的其中一颗行星, 其实不只一颗。

    最后, 这七颗行星从星光中透露行踪, 奏出宇宙里的七重奏。

    「其中内侧的六颗行星讯号已非常确信, 第七颗行星应该也是真的, 」蒙特娄大学的罗伦.韦斯(Lauren Weiss)表示:「如果TRAPPIST-1能有这么多行星, 那么其他为数众多的小恒星, 也可能会有这么多行星。 」

    这几颗行星的名字分别叫做TRAPPIST-1b、1c……, 一直到TRAPPIST-1h。 行星上的一年从1.5到约20个地球日不等。 它们紧紧依偎着母恒星, 与恒星的距离比水星到太阳还要更近。 这些行星就像拥挤的一家兄弟姊妹, 彼此的重力互相影响, 又拖又拉的, 因此史匹哲望远镜观察到的光度变化模式, 呈现出稍稍延迟和些微扰动的现象。

    科学家根据这些扰动, 能够决定行星的大略质量。 他们发现这些行星不但跟地球大小相近, 也和地球的质量差不多。 也就是说, 这七姊妹可能是岩质行星, 不过韦斯也表示, 这些行星也可能其实很小, 但外围被一大层蓬松的大气笼罩着。

    但科学家仍无法确定TRAPPIST-1h的轨道。 其中三颗行星--TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g, 似乎刚好位在恒星的适居带内。 这表示如果行星的内部结构和大气状况适合, 行星表面的温度能让液态水汇聚、流动。

    在这之前, 科学家主要都是在类似太阳的恒星周围, 寻找与地球相似的行星。 这项发现和其他之前的研究指出, 即使是又小又暗的恒星, 也可能拥有像地球一样的行星--这对致力寻找银河系中究竟有多少这类行星的科学家来说, 是个大好消息。

    「这篇论文的作者非常幸运, 能在这么少的资料中, 就找到七颗大小和地球相近的行星发生凌星现象。 这表示, 像我们太阳系这样有四颗大小和地球相近行星的系统, 并没有什么特别的。 」莱登大学伊格纳斯.斯纳兰(Ignas Snellen)在同期刊出的评论文章中这么说。

    寻找生命

    科学家们对从恒星算来的第五颗岩质行星--TRAPPIST-1f特别感兴趣, 他们认为这颗行星恰好位在最适合生命存在的位置。

    但也不全然都是好消息, 所以对找到外星生命这件事, 还是别太过于兴奋。

    首先, 这个系统的大小和构造, 和木星以及四颗较大的木星卫星类似, 这四颗卫星绕行木星时, 一直都以同一面对着这颗巨大的行星。 TRAPPIST-1的行星也是这样, 也就是说, 这几个系外行星面对恒星的那半球始终炎热, 另外背对恒星的半球, 则是永无止尽的漫漫长夜。

    这并不代表这些行星无法演化出生命(尤其是如果有大气的状况)但确实有些难度, 这篇论文的共同作者、列日大学的迈克尔.吉隆(Michaël Gillon)表示。

    另外, 这些行星与母恒星靠得太近了, 彼此也都挤在一起。 在轨道上运行时, 重力会压缩并加热行星内部, 就像木星对它的几颗大卫星, 也有类似的效应。

    这个过程称为潮汐加热, 这也是为什么木卫二欧罗巴(Europa)内部有全球性的海洋流动, 和木卫一埃欧(Io)是全太阳系火山活动最活跃的地方。

    所以, 尽管这些行星可能很温暖, 但其中几颗可能会像木卫一埃欧那样, 每2000年左右, 就因为内部的火山活动, 而使地貌完全改变。 「与其说那边是温暖的海滩, 我觉得用『宜居』来形容更贴切。 」韦斯说。

    最重要的一点是, 行星的表面温度其实主要取决于行星本身的特征, 尤其是大气状态。 看看像地狱一样炙热的金星就可以知道了--这都得归咎于金星表面大量令人窒息的温室气体。

    这可不是说科学家对在TRAPPIST-1系统中寻找生命不感兴趣。 其实, 他们已经开始付诸行动了。 哈伯太空望远镜正忙着监测这些系外行星的大气, 美国航太总署的克卜勒太空望远镜自2016年12月开始, 也始终紧盯这个系统, 寻找更多行星, 期望对这些行星有更多认识。

    在接下来的几年里, 詹姆斯.韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)应该可以更仔细观测TRAPPIST-1和系统中的行星。

    对科学家来说, 要在这个系统寻找什么样的生命特征, 是个相当棘手的问题, 毕竟利用TRAPPIST- 1的红外光所演化出的生命型态, 一定和地球很不一样。 比起单一的分子特征, 生命的迹象可能会以调整几种化合物比例的方式显露出来。

    「这真的是各种不同分子的组合, 」吉隆说:「光有氧气是不够的。 」无论如何, 仔细观测这些行星的大气, 是将来非常重要的一步。 而且天文学家总有可能像这次一样幸运, 发现我们熟悉的东西。

    托奥德表示:「如果那里的生命蓬勃发展, 并且和地球上的生命释放出类似的气体, 那么, 总有一天我们会找到的」。

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