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你见过粉色的星球吗太阳系外的九颗另类行星

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来源: 作者: 2018-11-05 10:29:42

你见过粉色的星球吗?太阳系外的九颗“另类”行星

摘要:殖民火星的小目标还没实现,行星科学家的眼光就瞄准了更远的太空。他们感兴趣的不但是适宜生命的系外行星,有一些还十分怪异……

来源:北京科技报

殖民火星的小目标还没实现,行星科学家的眼光就瞄准了更远的太空。他们感兴趣的不但是适宜生命的系外行星,有一些还十分怪异……

系外行星是指在太阳系之外的行星,它们也围绕着像太阳一样的恒星旋转,但距离我们十分遥远。虽然科学家在1917就注意到了第一颗系外行星,但这个概念直到90年代才得到了真正的科学验证。

从那之后的20年里,新发现的系外行星有井喷之势,它们中的大部分是由美国国家航空航天局(NASA)的开普勒天文镜发现的。许多系外行星因此都以这座天文望远镜命名。NASA的开普勒任务现在已经确定了超过5000个潜在的系外行星。随着时间推移,还有会有更多的发现。

这些“新世界”一个比一个特别:有些巨大的气态行星让太阳系内最大的木星都相形见绌;还有些行星的冰冷岩石上则几乎感受不到恒星的阳光。

其实,奇怪的行星一直在被发现,越来越多行星的轨道和成分让科学家感到难以理解。光是银河系内可能就有1万亿颗行星。所以,我们对于系外行星的了解可能连冰山一角都谈不上。以下有九颗我们已知的最奇特系外行星——它们也只是我们对宇宙无垠的惊鸿一瞥。

1

最“恐怖”:奥里西斯(HD209458b)

整个星球像被烧焦一样

这颗行星拥有众多“第一”的记录,例如第一颗被发现的气态巨行星(而且是首次通过多种方法发现)、第一颗发现拥有大气层、大气中有氢气层的行星等等。不但如此,它也是目前唯一已经探测到大气层中拥有氧气和碳的行星。这颗行星的正式命名“奥里西斯(Osiris)”是古埃及神话中的冥王的名字,他是文明与生命的赋予者。

▲奥里西斯(右)和木星大小对比(来源:wiki)

奥里西斯围绕的恒星距离地球150光年,位于飞马座中。它的轨道半径约700万千米,公转周期只有3.5天——如此近的距离让奥里西斯的表面温度极高。这颗星球就像被烧焦了一样,它的大气正在以惊人的速率蒸发。

奥里西斯很可能只是一颗气态行星完全蒸发后剩下的核心。科学家为这类行星重新归类,称为“幽冥行星(ChthonianPlanet)”。这一命名来源于希腊神话中的地狱神灵,在著名的美国恐怖小说作家vecraft创造的克苏鲁(Cthulhu)神话中,它化身成了蠕虫身体、有触手的恐怖怪物。

▲小说家vecraft创造了克苏鲁神话体系。

2

最“原力”:塔图因(Kepler-16b)

两个太阳,致敬《星球大战》

研究行星的科学家曾提出了一种理论假设:环双星行星(CirumbinaryPlanet),也即一颗行星围绕两颗恒星运动。这样的行星还真被找到了,开普勒16b就是这类行星中一位成员。它被命名为塔图因(Tatooine)。如此命名是为了向《星球大战》致敬,“塔图因”是天行者卢克的家乡,那里能看到两个太阳。但是,卢克的家乡是适合居住的,而开普勒16b是一颗极其寒冷的气态行星,可能无法孕育生命。

▲《星球大战》剧照

塔图因距离地球200光年,它围绕天鹅座内的双星系统“开普勒16”运动,公转周期为229天,比地球上的一年大约短三分之一。塔图因是第一颗通过凌日法(当行星运动到恒星和观察者之间时,行星会遮挡住恒星,观察者会发现恒星的亮度变低)被发现的环双星行星,科学家们观察到双星系统中一颗恒星变暗了,而另一颗的亮度没有改变。

尽管它并不处于宜居带中,但科学还是通过模拟运算,提出了行星上有生命的可能性。开普勒天文望远镜的首席研究员WilliamBorucki表示:“鉴于我们的银河系中,大部分恒星都属于双星系统,这项发现意味着(这类行星上)孕育生命的机会比单一恒星周围的行星要大得多。这项具有里程碑意义的发现证实了科学家已提出数十年,但一直没被验证的理论。”

3

最“地球”:开普勒22b(Kepler-22b)

生命能否存活是核心问题

科学家一直在致力于寻找适宜居住的类地行星,所以“最地球”的头衔想必会不断更新。开普勒天文望远镜最早的一批发现中,最有潜力成为第二个地球的是“开普勒22b”。开普勒22恒星位于天鹅座,而这颗距离地球超过600光年的地外行星位于该恒星的宜居带内。

开普勒22b大小大概是地球的2倍,被认为是一颗“超级地球”。它的公转周期则与地球相似,有可能存在液态水。如果它的大气所带来的温室效应影响与地球相似,那它的表面平均温度会达到22℃。

▲开普勒22b被认为是一颗超级地球。(来源:NASA)

科学家认为,开普勒22b拥有一个与海王星相似的小型岩石地核,这个核心覆盖在“海洋”之下。生命能否存活在这颗行星上?这仍然是研究人员争论的问题。

▲开普勒22b与太阳系内行星对比(来源:wiki)

实际上,接近地球的系外行星不止开普勒22b。2015年,NASA宣布发现了一颗1400光年外的行星开普勒452b,其半径是地球的1.6倍,公转周期385天,年龄约为60亿年。

开普勒452b位于宜居带内,被认为是迄今为止发现的最像地球的行星,于是它被媒体称为“地球2.0”“地球的表亲”。可惜,NASA的发现很快就受到了质疑,因为开普勒452b可能根本就不是个岩石行星,最新的研究甚至认为它未能通过统计学上的确认——这颗行星可能根本不存在。

▲有潜力成为宜居星球的行星越来越多(来源:)

4

最“长寿”:玛士撒拉(PSRBb)

诞生在大爆炸10亿年后

我们到目前为止发现的最古老的行星,位于距离地球12400光年的天蝎座球状星团M4——这个恒星集团被认为已经存在了127亿年,这颗古老的系外行星被认为是和那些恒星一起诞生的,仅仅在大爆炸的10亿年后。相比于地球的年龄(45亿年),它是名副其实的老寿星。

年龄大并不是这颗恒星唯一的独特之处。它也是一颗“环双星”行星,而且是第一颗被发现的环双星行星。它所环绕的两颗恒星也都不一般:一颗是脉冲星,另一颗是白矮星。科学家在研究这个双星系统时,预言其中存在第三颗星体,而且这位“第三者”还不是一颗恒星。

▲从玛士撒拉的方向看它的两颗恒星(远处左侧白点为脉冲星,右为白矮星)(来源:NASA)

2003年,哈勃太空望远镜终于发现了目标。NASA的发布会上,这颗最老的行星被冠以“玛士撒拉(Methuselah)”的名字——玛士撒拉是《圣经》中最老的人。

在最初发现时,科学家还不能确定它到底是一颗行星还是一颗褐矮星。它最终被认定是一颗行星后,天文学家得出了结论:行星的出现并不是一个罕见的现象,在宇宙早期它们可能到处都是。

5

最邻近:比邻星b(Proximab)

霍金生前要探索的目标

距离太阳系最近的恒星是比邻星(ProximaCentauri),它是半人马-α三星系统中的一颗,距离地球4.22光年。2016年,欧洲南方天文台宣布比邻星的宜居带中存在一颗行星“比邻星b”,它成为了距离我们最近的系外行星。

对于它是否宜居,科学家提出了不同观点。首先,它围绕的比邻星是是一颗红矮星,比太阳冷得多,而且它极有可能像月亮一样被潮汐锁定,可能会受到恒星耀斑的严重影响。

▲比邻星b的假想图。(来源:RocketSTEM)

美国俄亥俄州立大学的天文学教授ScootGaudi表示,“这颗行星正在被大量的高能辐射‘轰炸’,它需要一个足够强大的磁场,才能保护大气层。然而,并没有明显证据显示它有这样的磁场。”

尽管还有不少未知因素,但比邻星b是在我们“自家后院”中发现的,这会成为寻找近距离系外行星的基石。这颗跟地球差不多大小的星球给了我们继续探索的希望。俄罗斯富豪尤里·米尔纳(YuriMilner)联合著名物理学家霍金开展的“突破摄星计划”,目标正是比邻星b。

▲霍金已逝,不知突破摄星计划未来会如何进展。(来源:Fortune)

6

最“扎堆”:七大奇迹(TRAPPIST-1planetarysystem)

全部都有大气特征

宇宙中还有像太阳系一样,一颗恒星有许多颗行星的情况吗?答案是肯定的。位于智利的凌日行星和星子小型望远镜(TRAPPIST)就发现了七颗地外行星,它们在围绕一颗超冷红矮星运动。这颗恒星距离太阳约40光年,被命名为TRAPPIST-1。

▲NASA制作的关于TRAPPIST-1介绍

这七颗行星也被形容为“七大奇迹”——它们(编号从b到h)被认为全部都有大气特征,6颗(c,d,e,f,g,h)表面温度适宜,5颗(b.c,e,f,g)的大小与地球相似,而且其中有3颗(e,f,g)被确认位于宜居带内,表面可能存在液态水——TRAPPIST-1f被认为是一颗岩石行星,很有可能有拥有一个液态海洋。这些行星的发现,创造了太阳系外宜居带内的行星数量记录,也成了我们寻找外星生命的首选目标。

▲7颗行星与地球大小对比(来源:Sci-News)

“七大奇迹”的轨道距离很近,离恒星最近的行星只需要1.5天就能完成公转一周,最远的也才20天。当f和g彼此最接近时,他们的距离只是地球到月球之间距离的3倍,所以站在TRAPPIST-1f上,会看到月亮两倍大小的TRAPPIST-1g。

▲TRAPPIST-1行星系统与太阳系相似(来源:ESA/Hubble)

7

最“黑暗”:(TrES-2b)

比煤炭还黑只能反射1%恒星光线

行星本身不发光,我们如果能观察到它们,主要是因为它反射了恒星发出的光。不同行星对光的反射率不同,所以呈现的明暗也不同。科学家通过凌日法发现的最暗行星,是位于天龙座,750光年外的TrES-2b。它尚未一个正式命名,但是科学家形容它“比煤炭还黑”。

TrES-2b最初由跨大西洋系外行星调查项目(TrES)的天文望远镜观察到,开普勒天文望远镜上天后,又对它的参数有了新的修正。它是颗气态巨行星,大小与木星相似,却比木星黑得多。科学家发现TrES-2b表面的反射率比黑色涂料的反射率还低,反射的恒星光线还不足1%。相比之下,木星能反射超过三分之一的太阳光。

▲NASA艺术家想象的黑暗星球。(来源:NASA)

目前科学家还不清楚为什么它这么黑。有的科学家认为TreES-2b没有反射云层,另一些认为它的大气中含有大量能吸收光的物质,如汽化的钠、钾和钛氧化物,但这些都不能完全解释为什么它如此之黑。那么它一点光也不会发出吗?也不尽然,TreES-2b距离它的恒星只有300万千米,本身也被剧烈炙烤——高温让它能发出微弱的红光。

8

最“粉嫩”:葛利斯504b(GJ504b)

令人联想到深色的樱花

NASA科学家发现的最年轻也是最有趣的行星之一,是位于室女座的葛利斯504b。它距离地球57光年,如今只有1亿~2亿年的历史。

科学家并不是用凌日法,而是直接通过天文望远镜成像发现了它。红外成像显现出来的葛利斯504b是一颗暗粉色的星球,比其他的气态巨行星的云量要少。

▲这颗粉色的行星让科学家对行星的演化有了新的了解。(来源:NASA)

发现团队成员之一的MichaelMcElwain说:“如果我们能前往这颗巨行星,我们会看到一个仍在形成的新世界,散发着一种暗红色的光芒。这会令人联想到深色的樱花。根据当前的模型,气态巨行星通常与恒星有一定距离才能形成,但这颗粉嫩的行星与恒星的距离远远超过理论距离。”对这颗系外行星的研究,可以让科学家对于行星的起源和发展有了更深入的了解。

9

最“昂贵”:巨蟹座55e(55Cancrie)

内部很有可能由钻石组成

这颗热气腾腾的岩石行星最初被称为“钻石星球”。巨蟹座55e距离我们40光年,其直径约为地球的2倍,质量则是地球的8倍多。它的表面温度达到了4900℃——因为它与恒星的距离比水星到太阳的距离还近26倍,公转周期只有14天。

这颗行星的正式名称是詹森(Janssen),这个名称是由荷兰皇家气象与天文学协会提交的,以纪念荷兰眼镜商人、第一台光学显微镜的发明者扎卡赖亚斯·詹森(ZachariasJanssen)。

▲巨蟹座55e是否有熔岩一直是科学家争论的问题(来源:CNET)

科学家认为这颗行星上有熔岩流。NASA喷气推进实验室(JPL)的胡伦宇称:“如果这个星球上有熔岩,就会覆盖整个表面……但是厚厚的大气层中会将熔岩隐藏在我们的视线之外。”由于这颗处于高温高压下的行星还含有大量碳元素,科学推测它的内部很有可能是钻石组成的——说它是“最贵之星”也不为过。

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