|
作者：Phil Plait 艾麥樂/編譯 Steed/編輯 發(fā)現(xiàn)了什么？ NASA又搞了個(gè)大新聞：天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了7顆行星，繞著離我們不遠(yuǎn)的一顆恒星旋轉(zhuǎn)！ 還不只是如此，所有這些行星的個(gè)頭都跟地球差不多，其中幾顆到它們的“太陽”距離剛好，可能擁有適宜的表面溫度。 這顆恒星被稱為2MASS J23062928-0502285，這個(gè)名字來自于2MASS巡天項(xiàng)目，后面那串?dāng)?shù)字標(biāo)明了它在天空中的坐標(biāo)。不過現(xiàn)在，所有人都稱它為TRAPPIST-1，因?yàn)檫@些行星是用TRAPPIST望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。TRAPPIST-1是這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的第一顆擁有行星的恒星。
怎么發(fā)現(xiàn)的？ 7顆行星中，有3顆行星是在2016年就被宣布發(fā)現(xiàn)的。天文學(xué)家用來找到它們的方法是凌星法，這是目前最成功的一種搜尋太陽系外行星的方法。理論上很簡單：如果一顆行星繞著一顆恒星旋轉(zhuǎn)，而我們又剛好處在它公轉(zhuǎn)軌道的側(cè)面，那么每一次這顆行星運(yùn)行到那顆恒星和我們之間的時(shí)候，它都會(huì)遮擋掉一點(diǎn)點(diǎn)星光。如果仔細(xì)測量我們看到的這顆恒星的星光，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它變暗了一點(diǎn)。這一現(xiàn)象稱為凌星。 實(shí)際上，可就沒這么容易了！恒星太大，行星太小，所以凌星時(shí)行星遮掉的星光最多也只有1%。這意味著，必須要對星光進(jìn)行非常細(xì)致地測量才行。此外，還有太多的東西可以來冒充行星，比如恒星上的黑子、背景恒星的亮度變化、恒星本身的爆發(fā)活動(dòng)等等。
TRAPPIST-1是一顆個(gè)頭很小、溫度較低的恒星——這類恒星被稱為M8型紅矮星。它的質(zhì)量只有太陽的8%，半徑是太陽的10%（只比木星大了一點(diǎn)點(diǎn)），亮度微弱到只有太陽的1/2000。對于搜尋行星的天文學(xué)家來說，這些信息可謂好壞參半。這顆恒星相對黯淡，所以很難測量它星光之中的細(xì)微變化。所幸，它離我們不遠(yuǎn)，只有不到40光年，所以盡管本身很暗，我們?nèi)匀豢梢园阉磦€(gè)清楚。 而在好的方面，個(gè)頭較小意味著同樣大小的行星可以遮擋更多這顆恒星的星光。舉例來說，如果一顆地球大小的行星去凌一顆太陽大小的恒星，只能遮擋掉大約0.1%的星光。然而，同一顆行星去凌只有木星大小的TRAPPIST-1，就能遮擋掉大約1%的星光。這使得凌星時(shí)的星光變暗現(xiàn)象更容易檢測出來。
接下來，事情就變得很有意思了。如果你知道恒星的大小，又測出了凌星時(shí)有多少星光被行星遮擋，你就能夠算出那顆行星有多大——因?yàn)樾枪庾儼档姆热Q于恒星和行星的相對面積。如果行星半徑是恒星的1/10，它就會(huì)遮擋1/100的星光。如果半徑是1/2，則會(huì)遮擋1/4的星光。以此類推。 2016年率先發(fā)現(xiàn)的那3顆行星，根據(jù)凌星時(shí)遮擋的星光來判斷，它們的大小與地球類似。不過天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它們凌星的時(shí)刻一直在發(fā)生細(xì)微變化，這讓人非常興奮：這意味著，這個(gè)行星系統(tǒng)中可能擁有更多行星，后者的引力拉扯著那3顆已知的行星，輕微地改變著它們的軌道周期。 抓住這條線索，天文學(xué)家順藤摸瓜，找到了另外4顆行星，一共多達(dá)7顆！這些行星按照被發(fā)現(xiàn)的先后次序，被命名為TRAPPIST-1b，c，d，e，f，g和h。巧合的是，這剛好也是它們由近及遠(yuǎn)到恒星距離的次序。它們的個(gè)頭都跟地球相似，有些比地球略小，有些則略大。
那里什么樣？ 天文學(xué)家還從凌星中得出了更多信息。行星凌星現(xiàn)象持續(xù)的時(shí)間長短，與它環(huán)繞恒星的公轉(zhuǎn)速度有關(guān)，因而也就跟它到恒星的距離有關(guān)。（行星離恒星越遠(yuǎn)，公轉(zhuǎn)速度就越慢，凌星持續(xù)的時(shí)間也就越長。） 根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，所有7顆行星繞這顆恒星的公轉(zhuǎn)軌道，都比水星繞太陽的軌道要近得多得多。最內(nèi)側(cè)的那顆行星，1b，軌道周期只有1.5個(gè)地球日！也就是說，它每36個(gè)小時(shí)就繞那顆恒星公轉(zhuǎn)一圈。就算是最外側(cè)的那顆行星，1h，周期也只有14－25天，用不了一個(gè)月就能繞恒星轉(zhuǎn)完一圈。
看到這里，你大概會(huì)認(rèn)為，這些行星該被烤焦了。不過別忘了，TRAPPIST-1是一顆小恒星，表面溫度只有2300℃。盡管那些行星扎堆圍聚在它身邊，但正因?yàn)檫@顆恒星“陽光”微弱，那些行星接受到的熱量實(shí)際上還不錯(cuò)。這些行星表面上的實(shí)際溫度，目前還不可能得知，但使用計(jì)算機(jī)模型，再對這些行星的成分、大小、大氣等數(shù)據(jù)加以猜測，我們能夠估算它們的表面溫度。不同的模型會(huì)得出不同的結(jié)果，但至少其中3顆行星似乎處在到恒星合適的距離上，表面溫度或許可以讓水以液態(tài)形式存在。
所以我們能搬家了？ 說到這里，我必須要非常謹(jǐn)慎才行：這些行星的質(zhì)量，我們只是估算的，并不直接測量出來的。這些行星彼此之間通過引力相互拉扯，因此每顆行星凌星的確切時(shí)刻都在發(fā)生變化。它們的質(zhì)量就是根據(jù)這些變化推測出來的。所以，我們并不是非常確切地知道它們的真實(shí)質(zhì)量，更不清楚它們是否擁有大氣，到底由什么物質(zhì)構(gòu)成。我們確切了解的，只有它們的大小和軌道周期。其他所有信息，都是據(jù)此推測出來的。
|
|
|
