通过开普勒太空望远镜,在过去几十年已经发现了数千个系外行星

导语:星系是宇宙中的大都市,恒星在其中诞生、生存,并最终死亡。在可见的宇宙中,有多达一万亿个星系,但每个星系都像雪花一样独一无二。我们自己的银河系包含了数千亿颗恒星。在宇宙中很少单独发现恒星。他们是在大规模的社团中形成的,他们的生活被称为星系。通常情况下,它们所包含的恒星从小的数千万颗恒星到最大的恒星的数万亿颗不等。


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01

系外行星

系外行星是我们太阳系以外的行星。在过去的二十年里,已经发现了数千个,主要是通过美国宇航局的开普勒太空望远镜。这些世界的大小和轨道各不相同。有些是靠近母恒星的巨大行星;有些是冰冷的,有些是岩石。航天局和其他机构正在寻找一种特殊的行星:一颗与地球大小相同的行星,围绕宜居带中一颗类似太阳的恒星运行。

1、系外行星的发现

宜居带是距恒星的距离范围,在那里行星的温度允许液态水海洋,这对地球上的生命至关重要。该区域的最早定义是基于简单的热平衡,但目前对宜居带的计算包括许多其他因素,包括行星大气的温室效应。这使得宜居带的边界变得“模糊”。天文学家在 2016年8 月宣布,他们可能发现了这样一颗围绕比邻星运行的行星。

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研究人员说,新发现的世界被称为比邻星 b,其质量大约是地球的 1.3倍,这表明这颗系外行星是一个岩石世界。这颗行星也位于这颗恒星的宜居带内,距其主恒星仅470万英里(750万公里)。它每11.2个地球日完成一圈。因此,这颗系外行星很可能被潮汐锁定,这意味着它总是向主星显示同一张脸,就像月球对地球只显示一张脸(近侧)一样。

2、大多数系外行星是由开普勒太空望远镜发现的

大多数系外行星是由开普勒太空望远镜发现的,该天文台于2009年开始工作,一旦燃料耗尽,预计将在2018年完成任务。截至 2018年3 月中旬,开普勒已发现2,342颗已确认的系外行星,并揭示了可能还有2,245颗其他行星的存在。所有天文台发现的行星总数为3,706颗。

3、热木星

在我们自己的太阳系中,水星每88天绕太阳运行一次。热木星的轨道远远落在我们最热的行星轨道内,想象一下,当第一颗系外行星围绕着一颗正常的恒星此外,亚夸克的发现表明,这不是侥幸,而是围绕其他恒星的一种常见行星。给这类行星起的名字是热木星。

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因为热木星离恒星很近,它们的温度可以达到数千度。在这种温度下,它们在红外线中强烈发光。此外,与可见光相比,热恒星在红外波长上的亮度略低一些。这意味着,在红外光中,恒星与系外行星的亮度之间的对比度较小,这意味着在红外线中直接探测系外行星比在可见波长中更容易。

02

系外行星环境

1、系外行星大气

2005年,斯皮策成为第一个允许天文学家直接探测热木星发出的光。来自两颗系外行星tres-1和HD 209458b的光线曲线清楚地显示出行星日食在恒星后面经过时的迹象。这揭示了来自系外行星的光量,揭示了它们的温度和大气特性的重要线索。光谱仪让天文学家把光分成不同的波长,就像通过棱镜的光让我们单独看到每一种颜色一样。由此产生的光谱可以揭示不同化学物质的独特指纹。

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当一颗系外行星被恒星遮蔽时,天文学家可以研究的不仅仅是它的整体亮度;他们还可以获得它的光谱。当我们把光分成不同的颜色时,我们就产生了一个光谱,就像棱镜把光分裂成彩虹的颜色一样,但它的波长却要细得多。要捕获系外行星的光谱,红外线望远镜必须用摄谱仪观察行星系统两次。这是第一次把主恒星的光谱和系外行星结合起来。然后,当系外行星消失在它身后时,它只需要一个主恒星的光谱。通过从恒星和系外行星的组合光谱中减去主恒星的光谱,天文学家们就能得到仅仅是系外行星的光谱。

光谱可以让我们识别氢、碳和水等物质的独特指纹。从它们我们可以知道行星大气层是由什么组成的,甚至从数十亿英里之外。不仅如此,天文学家还能估算出这颗系外行星的温度。所有这些信息为科学家提供了关于系外行星是否存在生命的线索。同时天文学家发现了化学特征积木关于其他行星上的生命(包括二氧化碳、水和甲烷),到目前为止,我们还没有明确的信号表明另一个星球上有生命。

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2、系外行星天气

除了“品尝”系外行星的大气层外,我们收集到的温度数据可以帮助我们分辨出系外行星上的天气情况。斯皮策(Spitzer)的红外数据显示,一颗名为UpsilonAndromedae b的热木星的两侧之间存在着巨大的温度差异。行星面对恒星的一面像熔岩一样热,而另一边像冰一样冷。天文学家计算出,这样的行星一定有宇宙中最强的风,以每小时几千英里的速度吹!

3、宇宙中可能存在着其他形式的生命

地球上的极端微生物分布在高山地区、深海、火山附近的高酸性水池中,埋在地下湖泊里的冰层下。对其他行星周围生命的探索主要集中在我们所认识到的生命上,在与地球相似的条件下。但宇宙中可能存在着其他形式的生命,我们甚至还不知道如何识别。科学家们继续发现被归类为极端微生物的奇怪微生物,它们生活在地球上的极端地区,比如南极洲海底的热液喷口。

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结语:这些极端恐惧症者在地球上其他生命形式可能致命的地方繁衍生息,例如在高酸度或高盐、极高或极低温度、缺乏氧气和缺乏阳光的地区,仅举几个例子。我们对极端生物的了解越多,我们发现的系外行星越多,我们就越有准备去识别宇宙中其他地方的亲极端生命。

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