2017年2月24日星期五

NASA发现7颗地球大小系外行星,还有水!

 原标题:地球要有兄弟了?NASA发现7颗地球大小系外行星,还有液态水!
  导读
  美国国家航空航天局(NASA)22日下午召开新闻发布会宣布,在距离地球40光年的冷矮星系统内,发现了7颗大小与地球类似的系外行星,其中有3颗位于母恒星的宜居带,在适宜的条件下7颗行星上都可能存在液态水。 现在,天文学家们正庆祝这一行星藏宝地的新发现...
  惊喜!寻找第二个地球指日可待!
  美国东部时间2月22日下1点,美国宇航局(NASA)在发布会上宣布,比利时天文学家米夏埃尔·吉隆博士所率领的团队利用斯皮策(Spitzer)空间望远镜确认,在距离地球40光年的特拉比斯特-1(TRAPPIST-1 )冷矮星系统内有7颗地球大小的行星。考虑到宇宙之广阔,可以想象人类还会发现多少类地系外行星。
  此次发现刷新了太阳系外围绕一颗恒星运行的、适合人类居住的行星数量记录。众所周知水是生命之源,而此次发现的所有七个行星在合适的大气条件下都可能存在液态水,其中三个位于适合人类居住区域的行星存在水的几率最高。
 
  ▲特拉比斯特-1号星系模拟图。图片来源:NASA
  这次发现的行星系统被命名为特拉比斯特-1(TRAPPIST-1),位于距地球约40光年(235万亿英里)的水瓶座。该星系相对离地球较近,但由于它们位于太阳系之外,因此按科学方法被称为外系行星(exoplanets)。
  2016年5月,研究人员使用位于智利的特拉比斯特望远镜发现了该星系内的三个行星。在欧洲南方天文台超大望远镜等几个陆地望远镜的协助下,通过斯皮策望远镜确认了其中两个行星的存在,并发现了另外五个行星,将系统内新发现的行星数增加到七个。
  通过斯皮策望远镜获得的数据,研究团队精确测到了七个行星的大小,并第一次对其中六个行星的密度进行了预估。七个行星中,靠内的六个绕恒星运转一周的时间从1.5到12.4天不等,最外的一颗行星约需要20天。
 
  ▲七个行星与地球对比图。图片来源:www.space.com
  比利时列日大学、特拉比斯特研究团队的主研究员Michael Gillon称,“特拉比斯特-1七行星的奇观在于这是已知第一例围绕这种恒星做轨道运行的地球大小的行星”,“对于研究潜在适合人类居住的、地球大小的行星,这是目前为止的最佳目标 ”。
  “我感到无比激动, 对这个行星系统的存在感到无比震惊。特拉比斯特-1行星系统中的行星彼此间距离非常近,在其中一颗行星表面上,你甚至可以直接在天空中看到其他行星。”
  七个行星的轨道半径都小于水星同太阳之间的距离,行星之间彼此也非常靠近。如果一个人站在其中一个行星上面,他可以看到临近行星上的地表特征和云层,而且其大小时常会显得比我们在地球上看到的月亮更大一些。
  7颗类地行星被发现,是否有生命?十年见分晓!
  Trappist-1的质量和亮度,分别只有太阳的10分之1以下和200分之1,是一颗表面温度极低的红矮星,7个行星就挤在有如太阳和水星之间距离。天文学家几乎肯定,这些行星都像地球般有岩石表面, 当中3个更位于“适居带”,温度适宜,更可能有液态水(海洋),故此可能孕育出生命。
  7个暂时发现的行星中,分别以1b至1h命名,相信全部都有一面长期面向“Trappist-1”。由于行星潮汐锁定(Tidal Locking),导致行星表面温度渐变,意味当中任何一个行星在合适的大气情况下在表面会有水。不过,靠近“Trappist-1”的3个行星1b、1c及1d会因为太热而可能只有小部分表面存有水分,而最远的1h又可能会太冻。位处中间的1e、1f及1g被研究人员认为最有可能处于“适居带”。
  领导研究的比利时天文学家吉隆(Micha?l Gillon)表示,其团队正在研究行星上的大气成分,因大气成份中的氧气、甲烷、臭氧、二氧化碳的含量,亦是推断这些行星上否有生命的证据。 研究员指出,结果在10年内就有分晓。
 
  万般辛苦只为搜寻“另一个地球”?
    一分钟带你了解 系外行星探测的前世今生
  几个世纪以来,很多科学家和哲学家都曾经想象着系外行星的存在,但在当时没有任何手段可以去证实他们的想法。在19世纪曾经有几次,有人宣称发现了系外行星,但到最后都一一被天文学家们否定了。
  最早得到学界确认的发现出现在1992年,当时科学家们在一颗脉冲星PSR B1257+12的周围发现了系外行星。而人们首次在主序恒星周围发现系外行星则是在1995年,当时一组瑞士天文学家在飞马座-51星周围找到一颗气态巨行星。时至今日,有少数一些系外行星已经被直接成像拍摄到,但绝大部分系外行星的发现都是经由间接的手法,如凌星法以及径向速度法等手段发现的。
  最先被发现的系外行星大部分都是距离恒星很近,且体型巨大的气态巨行星。天文学家们对于这些被称作“热木星”(hot Jupiters)的系外行星感到非常惊奇,因为根据行星形成理论,气态巨行星(如太阳系中的木星)应当是形成于距离太阳较远的位置上的。但逐渐地科学家们也开始发现一些其他类型的系外行星,到现在已经相当清楚,热木星之所以一开始被发现比较多,是因为它们比较容易被发现,而实际上这类系外行星的数量是比较少的。
  在1999年,仙女座υ星成为首颗被发现周围存在多颗行星,因而构成一个“多行星系统”的主序恒星。截止本月21日,科学家们已经找到了1934颗系外行星,分别属于1224个行星系统,其中有484个行星系统中拥有超过一颗行星,因而属于“多行星系统”。
  Kepler-16是首颗被发现围绕一个双主序星系统运行的系外行星。2014年2月26日,美国宇航局宣布开普勒望远镜新发现围绕305颗恒星运行的715颗系外行星。在开普勒项目之前,科学家们发现的系外行星大部分都是体型较为庞大的,与木星类似的气态巨行星,但开普勒项目中所发现的系外行星体型则大多介于地球与海王星之间。
  2015年1月6日,美国宇航局宣布了由开普勒项目所发现的第1000颗系外行星,其中有三颗的运行轨道位于宜居带内,它们分别是:Kepler-438b和Kepler-442b,这两颗系外行星的大小与地球接近(直径分别为地球直径的1.12倍和1.34倍),并且很有可能是岩石行星;另外一颗Kepler-440b则属于“超级地球”,其直径大约是地球的1.86倍。到目前为止,其余已经发现运行于宜居带范围内,且大小与地球比较接近的系外行星还有:Kepler-62e;Kepler-62f;Kepler-186f;Kepler296e以及Kepler-296f等等。
  分析历年来全球发现 系外行星的统计资料,我们可以看到,随着开普勒空间望远镜的发射和数据的分析工作加紧开展,系外行星的发现数量出现了井喷式增长。
 
  近年来 系外行星的数量示意图
  截止2015年7月21日,全世界已经得到确认的系外行星共有1934颗,其中有超过1000颗是由开普勒项目所发现的。
 
  艺术示意图:正在空间运行的开普勒望远镜
  “开普勒”是美国宇航局在2009年3月7日发射升空的空间天文台,其设计目标是寻找围绕其他恒星运行的类地行星。
  开普勒空间望远镜的探测任务包括:对银河系的一小块固定天区进行巡天观测,搜寻可能存在于其他恒星周围宜居带范围内,且地球大小的系外行星目标,并根据观测结果估算银河系中可能存在的类似系外行星的数量。其携带的唯一一件科学载荷便是一台高精度的光度计,它将在固定的天区内对超过14.5万颗主序恒星进行连续的精密测光观测,并借助“凌星法”(Transit)搜寻 地外行星。
  数千年来,人们一直想知道一个问题的答案:在宇宙中,我们是否是孤独的?而现在,由于以开普勒望远镜为代表的系外行星搜寻计划的开展,我们已经接近可以回答以上的这个问题。我们现在已经确认,除了太阳系内的8大行星,在太阳系之外,围绕其他恒星同样存在大量的行星。它们也就是我们上文中所称的“系外行星”。
  现在,NASA的斯皮策太空望远镜首次在一颗恒星周围,发现了七个地球大小的行星,并且推测这七颗行星都可能有液态水的存在,其中三颗确定位于宜居带,可能有生命存在。那么,在不久的将来,能否找到第二个地球,我们拭目以待~

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