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天文學家在開普勒數據中發現了18個類地行星


紅葉說與地球、海王星和顆新發現的系外行星的大小比較。看到這些新世界的表面細節是不是很壯觀?與地球大小相同的系外行星可能是最難發現的,但它們的...

- 2019年5月30日06時33分
- 科學文摘 / 紅葉說

紅葉說

與地球、海王星和18顆新發現的系外行星的大小比較。看到這些新世界的表面細節是不是很壯觀?

與地球大小相同的系外行星可能是最難發現的,但它們的數量正在增加,現在,來自馬克斯·普朗克太陽系研究所、哥廷根大學和索內貝格天文台的科學家又增加了18顆系外行星(截至2019年5月1日,在3033個系統中有4058顆已確認的行星。658個系統擁有一個以上的行星)。所有18顆新的系外行星都是在對高效的開普勒太空望遠鏡行星搜尋任務的數據進行重新分析時發現的,該任務使用了一種新的、更敏感的搜索算法-凌日最小二乘算法。


這一新算法的初步成果可以在發表在「天文學與天體物理學」雜誌上的兩篇新論文中的同行評議結果中找到。關於K2-32E系外行星的第一篇論文是幾周前發表的,關於其他17顆系外行星的第二篇論文是在2019年5月21日發表的。

這些新發現的行星是迄今為止發現的最小的一些行星。它們的大小從地球直徑的69%(EPIC

201497682.03,831光年外)到略大於地球兩倍的大小不等。所有這些都隱藏在開普勒數據中,在以前的搜索中沒有找到,因為搜索算法不夠敏感。像許多其他的系外行星搜尋方式一樣,開普勒也使用了凌日的方法,從我們在地球上的有利位置上看,一顆行星從它的恆星前面經過。當這顆行星在恆星前面經過時,它擋住了來自恆星的一小部分光線,然後天文學家就可以測量到這些光線了。正如這兩篇論文的第一作者、馬克斯·普朗克研究所的勒內·海勒所解釋的那樣:「標準的搜索算法試圖識別亮度的突然下降。然而,在現實中,恆星盤的邊緣看起來比中心稍暗一些。因此,當一顆行星在恆星前面移動時,它最初阻擋的星光比凌日中期的少。恆星的最大亮度出現在凌日的中心,就在恆星逐漸變得更亮之前。」

開普勒-192f的概念,第一個地球大小的系外行星被發現在其恆星的宜居帶軌道。近年來,越來越多的這樣的行星被發現,包括剛剛宣布的18個新的系外行星。

正如可以預料的那樣,較大的行星是最容易被探測到的,因為它們在凌日過程中阻擋了更多來自恆星的光線。被較小行星阻擋的光量很容易被忽略,因為很難與恆星本身的自然亮度波動和作為這類觀測一部分的背景噪聲區分開來。


新的凌日最小二乘算法提高了凌日方法的靈敏度,使其更容易找到像地球這樣的較小行星,正如索內貝格天文台的麥可·希普克(Michael Hippke)所說:「我們的新算法有助於繪製一幅更真實的太空外行星種群圖。這一方法是向前邁出的重要一步,特別是在尋找類地行星方面。」

所有的新行星都是在開普勒任務的K2部分的數據中發現的。K2階段是在2013年主要任務結束後開始的,當時望遠鏡的反應輪出現技術故障,反作用輪有助於保持開普勒對恆星觀測的穩定性(K2隨後於2018年結束)。這些研究人員重新分析了來自K2的517顆已知至少各有一顆行星的恆星。

凌日的方法是在系外行星經過它們的恆星前時尋找它們。新的,更敏感的凌日最小二乘算法可以探測像地球這樣的較小的行星。

那麼這些新的行星是什麼樣的呢?

不幸的是,它們中的大多數都不適合生命,它們圍繞恆星的軌道都很近,溫度從100攝氏度到1000攝氏度不等。然而,其中一顆行星,EPIC 201238110.02,在其恆星的宜居帶內運行,即恆星周圍可以存在液態水的區域內運行。EPIC 201238110.02是地球直徑的1.87倍,距離地球522光年。

行星K2-32e圍繞恆星EPIC 205071984運行,是該系統已知的第四顆行星。其他三顆行星都是海王星大小的。


現在預計-使用最小二乘法-天文學家應該能夠在開普勒主要任務階段的數據中再找到至少100顆地球大小的行星。這預示著用其他望遠鏡也能發現更多類似的星球,比如美國國家航空航天局(NASA)的繞軌道運行的苔絲衛星(Tess Satellite),這是行星獵手家族的最新成員,尋找開普勒未尋找過的地方。

根據馬克斯·普朗克太陽系研究所董事總經理洛朗·吉森(Laurent Gizon)的說法,歐洲航天局(European Space Agency)的"柏拉圖"是另一項將利用新算法從這些發現中受益的任務:這一新方法對於準備即將於2026年由歐洲航天局發射的"柏拉圖"飛行任務也是特別有用的。

在軌道上覆蓋天空標記區域的太空飛行器

未來的太空和陸地望遠鏡預計在未來幾年還會發現數千顆系外行星,包括地球大小的行星,就像這18顆新的行星一樣。一些望遠鏡,如美國宇航局即將推出的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,也將能夠分析一些遙遠星球的大氣層,尋找可能是生命跡象的微量氣體。

在開普勒數據中發現了另外18顆地球大小的系外行星,天文學家繼續證實,這種岩石世界不僅存在於其他地方,而且相當常見。它們中有多少可能適合某種生命還不清楚,但這些發現正使我們更接近於找到太陽系以外生命的第一個證據。


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