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NASA惊爆40光年外发现酷似太阳系的可居住行星系

2017-02-23 22:36:02

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这7兄弟距离它们的母星究竟有多近呢？如果以太阳系做类比的话，这7个地球大小的行星都被压缩在水星的轨道之内。最近的一颗行星TRAPPIST-1b，差不多只有地球到太阳距离的1/100（参见图3），水星到太阳距离的1/30；最远的行星TRAPPIST-1h，也只有水星到太阳距离的1/6。正是因为距离甚近，七颗行星的公转周期很短——最短的1.5天，最长的也只有20天，于是，天文学家们在利用美国斯皮策红外望远镜对这一系统进行了持续20天的观测之后，就几乎很好地了解了所有这些行星的基本性质。当然，因为老七最远，观测时长和它的转动周期差不多，所以我们在这20天里对它的了解是最少的。

图3：此系统各个行星参数和太阳系岩质行星参数比较。

TRAPPIST-1（中译名为“特拉比斯特-1”）——这个中心恒星的名字听起来十分古怪，其实，它源自一个叫做“TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South”（TRAPPIST；行星和星子凌星的小望远镜系统）的望远镜项目。该项目利用位于智利拉息拉天文台（La Silla observatory）一个口径60厘米的小型望远镜，在红外波段对太阳系附近的超冷褐矮星光变曲线进行监测（之所以利用红外波段是因为母星温度比较低，主要辐射在红外波段），试图探测到其周围的行星。

我们如何寻找近40光年之外地球的兄弟呢？行星探测方式有许多种，常用的有视向速度法、凌日法、微引力透镜法，还有直接成像法等，全都介绍一遍得用上几节课的时间。对于TRAPPIST项目来说，顾名思义，它所使用是凌星法——当行星从恒星前方经过时，由于行星的遮挡效应，会使恒星星光在一定程度上变暗（其实变化极其微小，最大只有百分之一），我们从而可以推断行星的存在。

此次新闻发布会的主角TRAPPIST-1是该项目所发现的第一个超冷矮星系统（注：超冷矮星，指质量通常只有几十个木星质量的恒星）。2016年5月的时候，欧洲和美国的科学家们曾联合利用此望远镜和更大口径的甚大望远镜（Very LargeTelescopes）对此系统进行观测，发现了三颗行星。而这一次，他们更进一步，利用口径0.85米的斯皮策太空红外望远镜，不仅对原已发现的行星做出了进一步确认，而且又发现了另外四颗类似行星（图4）。

图4：斯皮策望远镜（左）所观测到的7个行星的光变曲线示意图（右），凹陷的地方是因为行星的遮挡效应。

3颗宜居星球：虽有生命希望，然而危机重重

更重要的是，在新发现的4颗行星中，竟然有3颗行星位于我们一直在努力探索的宜居带中，也就是人们常说的“金发姑娘区”（Goldilocks Zone）。按照我们目前对于生命的理解，液态水是生命存在的最基本要求。所以一颗恒星既不能距离恒星太近，也不能距离恒星太远——太近，行星表面就会太热；太远，行星表面又太冷——都无法产生液态水存在的条件。当然，对于不同大小和温度的恒星而言，宜居带的位置和宽度会又差别。