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重大突破!七颗系外行星同时被发现 | 视频

牧夫天文  · 公众号  · 科学  · 2017-02-24 07:01

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利用地面和太空望远镜,包括欧南台的甚大望远镜,天文学家们发现,距离我们仅仅40光年远的超冷矮星TRAPPIST-1拥有七颗地球大小的行星。今天发表在《自然》杂志上的论文说,这其中的三颗行星位于宜居带,并且其表面很可能拥有液态水,这就大大增加了其孕育生命的可能性。天文学家还发现,至少六颗行星的大小和温度都与地球相当。这是天文学界研究系外行星以来前所未有的爆炸性发现。


图1:艺术家笔下的TRAPPIST-1恒星与其中一颗行星

作为该项目的领导者,比利时列日大学天文物理与地球物理研究所天文学家米夏埃尔·吉隆异常高兴:“我们不仅发现了异常多的系外行星,而且它们的大小竟然和地球惊人地相似!”


图2:艺术家笔下的第三颗行星表面。从这里看,“太阳”比我们的太阳更大,红色的光芒布满天空。由于行星之间距离较近,你可以看见它的六个姐妹行星,就像我们看月亮一样。


TRAPPIST望远镜(全称为TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope,即凌日行星和微行星小望远镜)是一个60厘米的小型望远镜,位于智利的拉西亚天文台,主要任务是搜寻系外行星,同时也观测彗星、海王星外天体等。其主要观测手段是在红外波段监测超冷矮星的光变曲线,并利用行星凌日的机会对行星进行测量——天文学界称之为掩星法。该项目由比利时列日大学的米夏埃尔·吉隆教授领导,并与瑞士的日内瓦天文台紧密合作。


图3:比利时列日大学的米夏埃尔·吉隆教授


TRAPPIST-1质量很小,仅仅只有太阳的质量的8%,体积上也仅比木星稍大。它是一颗年轻的恒星,仅仅5亿岁,几乎是太阳年龄的十分之一。作为一颗超冷矮星,其表面温度也相当低,仅有2550K,亮度也十分暗淡。不过也正因如此,其向外辐射的能量比太阳弱得多,因此,液态水可能存在的区域,也要距离母星更近一些。《自然》文章的合作者阿莫里·特里约说:“幸运的是,我们的TRAPPIST-1的行星系统恰好是这样的紧凑的结构。”研究小组已经确定,所有的行星大小都与太阳系中的地球和金星相似。而至少六颗可能为岩质行星。



图4:TRAPPIST-1在天空中的位置,位于宝瓶座。

NASA科学任务理事会副管理员托马斯·扎布切恩说:“在宜居带发现如此多的行星,是寻找系外宜居行星的一大步,或许不久我们就能够回答‘我们在宇宙中是否孤独’这一问题。”



图5:TRAPPIST-1系统和地球的宜居带的对比。

除了带来发现地外生命的可能性之外,这次发现也为恒星系统演化,尤其是红矮星系统的演化的提供一个非常好的研究对象。而如此大的宜居带上的行星将怎样演化,或者说,宜居带的定义会不会因此被修改呢?



图6:《自然》上发表的论文中的TRAPPIST-1系统的宜居带


另外,这次观测也是掩星法观测的一次胜利——掩星法成功观测到了行星的很多方面的性质。这也为未来系外行星观测提供了非常大的参考价值。一位参与了开普勒望远镜项目的科学家说,科学家还会一直在监测恒星亮度,直到3月4日,共收集超过70天的数据。科学家们将能够进一步确定第七颗行星的轨道周期,并细化对所有的行星质量的估计。也许还会发现更多的行星。



图7:掩星法获得的数据,摘自同一篇论文。

而另一位系外行星专家则说,由于该系统的动力学十分复杂,因此稳定性尚不清楚。在综合了所有观测数据之后,在3月底(最晚4月)可能会再发表几篇论文,提供行星的更精确的质量和密度。


图8:NASA制作的到TRAPPIST-1旅行的海报。

在未来,或许新的观测手段、更高级的望远镜将会大大提升其观测数据的精确性,但是最发人深省的永远是清晨的第一声鸡鸣。这次系外行星的划时代的重大发现,将开启一扇探索未知世界的全新的大门!


“天何所沓?十二焉分?日月安属?列星安陈?”,光怪陆离的星空,浩瀚无边的宇宙,将永远诱惑着我们的好奇心,不断发出我们自己时代的“天问”。






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