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200光年外發(fā)現(xiàn)地球質(zhì)量行星:地表超100℃

 笑熬漿糊糊 2014-01-11
一個國際天文學(xué)家小組近日首次發(fā)現(xiàn)一顆地球質(zhì)量的系外行星發(fā)生凌星現(xiàn)象。這顆系外行星圍繞一顆編號為KOI-314的恒星公轉(zhuǎn),而這顆系外行星的編號則為KOI-314c。

 

 
200光年外發(fā)現(xiàn)地球質(zhì)量行星:地表超100℃
 

  藝術(shù)示意圖:系外行星KOI-314c。這是迄今被測量了質(zhì)量和直徑大小的系外行星中最小的成員。令人意外的是,盡管這顆行星質(zhì)量與地球相當(dāng),但其直徑卻要比地球高出60%左右。其距離地球約200光年,圍繞一顆暗弱的紅矮星運行

 

  北京時間1月8日消息,據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報道,一個國際天文學(xué)家小組近日首次發(fā)現(xiàn)一顆地球質(zhì)量的系外行星發(fā)生凌星現(xiàn)象。這顆系外行星圍繞一顆編號為KOI-314的恒星公轉(zhuǎn),而這顆系外行星的編號則為KOI-314c。這顆行星也是迄今已經(jīng)被測定質(zhì)量和直徑數(shù)據(jù)的系外行星中最小的一顆。

  大衛(wèi)·基平(David Kipping)是美國哈佛史密松天體物理中心(CfA)的天文學(xué)家,也是這項發(fā)現(xiàn)的論文第一作者。他說:“這顆行星的質(zhì)量可能與地球相當(dāng),但很明顯它和地球很不一樣。它證明了一點,那就是像地球這樣的巖石行星以及那些水世界或氣體巨行星之間并不存在清晰的界限?!被皆诮照匍_的第223屆美國天文學(xué)會會議上公布了自己的這項發(fā)現(xiàn)。

  這一研究組使用美國宇航局開普勒空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)對這顆行星的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測。系外行星KOI-314c圍繞一顆暗弱的紅矮星運行,距離地球約200光年。其圍繞恒星的公轉(zhuǎn)周期約為23天。研究組估算認(rèn)為其地表溫度約為220華氏度(約合104攝氏度),這樣的溫度對于我們所知的生命而言當(dāng)然是太高了。

  KOI-314c的密度僅比水高出大約30%。這就意味著這顆行星可能被一層厚達(dá)數(shù)百英里的由氫氣和氦氣組成的大氣層所籠罩。這顆行星最初可能更加類似微縮版的海王星,但隨著時間推移它逐漸損失了一部分氣體,這是長期暴露在恒星強烈輻射環(huán)境下的結(jié)果。

  但要想測出這樣一顆小型系外行星的質(zhì)量則是一項艱巨的挑戰(zhàn)。一般來說天文學(xué)家們會利用這些系外行星對它們繞轉(zhuǎn)的恒星產(chǎn)生的引力效應(yīng)并導(dǎo)致后者出現(xiàn)的輕微晃動來判斷行星的質(zhì)量大小。但這種徑向速度方法對于一顆質(zhì)量與地球相接近的小質(zhì)量行星而言將顯得異常艱難。此前測出質(zhì)量值的系外行星的記錄保持者是比地球質(zhì)量高出大約70%(Kepler-78b)。

  為了測出行星KOI-314c的質(zhì)量,研究組另辟蹊徑,他們運用了一種名為“凌星時間變化”(TTV)的方法。但這種方法的運用有一個限制,那就是必須要有不止一顆行星存在于這顆恒星周圍。這樣幾顆行星之間就會發(fā)生相互攝動,從而造成各自發(fā)生凌星的時間出現(xiàn)輕微不同。

  論文第二作者大衛(wèi)·奈斯沃尼(David Nesvorny)來自美國宇航局西南研究所(SwRI),他說:“我們改變了策略,不再拘泥于恒星的晃動效應(yīng),而是將目光關(guān)注于行星體的晃動?!彼忉屨f:“開普勒望遠(yuǎn)鏡觀察到有兩顆行星多次從這顆恒星面前經(jīng)過。通過以極高的精度測量這種凌星現(xiàn)象發(fā)生的時間,我們可以發(fā)現(xiàn)這兩顆行星正在相互之間微弱的引力作用下跳著精致的優(yōu)雅舞蹈?!?/font>

  這里出現(xiàn)的第二顆行星便是KOI-314b,其大小和KOI-314c相當(dāng),但其密度要大得多,因此其質(zhì)量大約是地球的4倍。其圍繞恒星的公轉(zhuǎn)周期約為13天,這就意味著其與更外側(cè)的KOI-314c之間處于一種5:3共振軌道之中。

  “凌星時間變化法”是一種很晚才被提出的方法,并被用于系外行星的搜索和研究,最初是在2010年得到首次成功案例。而此次測量的結(jié)果顯示了這種新方法的巨大潛力,尤其是在針對小質(zhì)量系外行星的研究方面。在這些方面,很多傳統(tǒng)方法都顯得底氣不足甚至束手無策?;奖硎荆骸拔覀冋龑⑦@項技術(shù)引向成熟。”

  這顆系外行星的發(fā)現(xiàn)實際上是一場意外,當(dāng)時研究組正在梳理開普勒望遠(yuǎn)鏡獲取的數(shù)據(jù),但他們的目的并非搜尋系外行星,而是想搜尋系外衛(wèi)星,即所謂“開普勒系外衛(wèi)星搜尋計劃”(HEK)。基平教授是該計劃的負(fù)責(zé)人。該計劃旨在檢查開普勒望遠(yuǎn)鏡所有已發(fā)現(xiàn)的系外行星并從中搜尋存在“凌星時間變化”的信號,因為這種變化也有可能是由于系外行星擁有衛(wèi)星造成的。他表示:“我們注意到這顆行星存在凌星時間變化現(xiàn)象,并且在經(jīng)過分析之后發(fā)現(xiàn)這一信號并非來自一顆衛(wèi)星,而是另外一顆行星。一開始我們感到失望,因為這并非一顆衛(wèi)星,但很快我們便意識到這其實是一項突破性的進(jìn)展。”

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