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新发现的七个外星世界,可以帮助解释行星如何形成

2017-02-24 Nature自然科研 Nature自然科研


原文以These seven alien worlds could help explain how planets form为标题

发布在2017年2月22日的《自然》新闻上

原文作者:Alexandra Witze


在一颗长期被系外行星研究者忽视的昏暗恒星周围,环绕着七颗地球大小的系外行星。


七颗地球大小的系外行星沐浴在母星寒冷的红色光芒中。这些行星围绕着一颗此前被系外行星探测者遗漏的恒星运转;它距离地球只有12秒差距(约39光年)。


在此之前,天文学家也发现过其它拥有七颗行星的行星系,但这是首个拥有这么多地球大小行星的行星系。它们都与母星保持了适当的距离,因此表面可能有液态水存在。


NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家Elisa Quintana说:“拥有七颗行星的系统真令人难以置信。”“想象一下,我们附近有多少恒星可能也拥有众多行星。”


艺术想象图:两颗地球大小的行星飞凌M型矮星TRAPPIST-1的表面。

NASA/ESA/STScI/J. de Wit


其中一些行星的发现是在去年公布的,但在今年2月22日发表于《自然》杂志的论文(论文简介请戳:39光年外的“七龙珠”中,会有第二个地球吗?|Nature封面论文)中,作者首次公开了五颗新发现的行星。由于这个行星系离地球非常近,天文学家可以相对容易地研究这些行星的大气层。它们或许拥有惊人的多样性,组成从岩质到冰质不等。


科罗拉多大学博尔德分校的天文学家Zachory Berta-Thompson说:“这个行星系将是我们理解小型行星演化的最佳实验室之一。”


这也证明了在昏暗、寒冷的M型矮星周围寻找行星的天文学家的努力并非徒劳无功。M型矮星是银河系中最常见的恒星,但许多系外行星搜索都侧重于更大、更明亮、更加接近太阳的恒星。就连NASA的开普勒空间望远镜(人们迄今为止发现的4700多颗候选系外行星大多是它的功劳)也是在最近才转向M型矮星的。比利时列日大学的天文学家Michaël Gillon说:“小型恒星完全被忽视了。”


白雪矮星和七个小公主

Gillon领导了TRAPPIST合作项目,他的团队使用了两架60厘米望远镜来寻找行星,一架位于智利,另一架位于摩洛哥。他们寻找的是行星飞凌恒星表面时恒星光线略微变暗的现象。去年五月,Gillon 的团队报告了围绕这颗名叫TRAPPIST-1的恒星运转的三颗行星。(论文简介:围绕着一颗“超酷”恒星的三个类似地球的行星,会适合人类居住吗?


其中一颗行星只被观测到过两次,因此,他们用其它望远镜追踪了这些微弱的信号。这一过程包括连续20天将NASA的斯皮策太空望远镜对准这颗恒星。数据显示,科学家此前认为是一颗行星的天体实际上是四颗行星,公转周期分别约为4天、6天、9天和12天。


另外两颗最靠里的行星的公转周期则为1.5天和2.4天。团队还发现了更为遥远的第七颗行星。


Gillon说,六颗靠里的行星可能是在距离恒星较远处形成的,然后慢慢向内迁移。现在,这些行星的距离十分接近,它们的引力场会发生相互作用,使团队得以计算出每颗行星的质量。它们的质量在地球的十分之四到1.4倍之间。


 对TRAPPIST-1七颗行星的艺术想象图。

NASA/JPL-Caltech


逐渐逼近

对于研究行星演变的科学家来说,发现数量如此之多、彼此距离又如此之近的地球大小的行星可谓是一次大丰收。金星和地球起初条件十分接近,但最终却成为了两颗截然不同的行星:现在,生物无法生存的金星被掩盖在了浓密的大气之下。TRAPPIST-1周围的行星可能也有着类似的多样性。“如果其中一颗行星上拥有生命,而相邻的行星没有,为什么会没有?”麻省理工学院的天文学家Sarah Ballard问。


来自麻省理工学院的数据科学家,团队成员Julien de Wit补充说:“它就像是一块记录了七种不同语言的罗塞塔石碑——七颗不同的行星能为研究行星是如何形成的提供截然不同的视角。”


虽然每颗行星都至少有一部分能维持液态水的存在,这也并不意味着它们是宜居的。TRAPPIST-1散发的X射线和紫外线辐射与太阳相当,这可能会破坏掉这些行星可能拥有的任何保护性大气层。这些行星也有可能被潮汐锁定了——有一面始终对着恒星,使得它们永远是半明半暗的,让生命更难以繁荣发展。


其他研究者已经开始使用哈勃空间望远镜探寻TRAPPIST-1的行星上是否存在大气。开普勒望远镜也仍在观测该系统,并将继续收集能更好地确定行星质量的数据,加利福尼亚理工学院的天文学家Courtney Dressing表示。TRAPPIST团队正在智利建造四个新的1米直径望远镜,以继续研究工作。


戈达德飞行中心的系外行星科学家Hannah Wakeford说:“比起我们在科幻小说中读到的那些地外世界,这个星系更加奇特。”



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