715颗新行星是如何一下子被发现的?

访客 虫洞 2014-02-28 00:00:00

 在2月26日召开的一场新闻发布会上,参与开普勒项目的天文学家宣布了一系列堪称重大的新发现:

  - 他们在300颗恒星周围,确认了715颗新的外星行星。

  - 这些行星中有95%个头比海王星小。

  - 大约100颗新行星,大小与地球相当!

  - 有4颗新行星,位于各自恒星的宜居带内。

  - 和我们的太阳系一样,同一个恒星系统中的多颗行星,差不多都在同一平面绕恒星公转。

  这一新发现确实相当重大,下面我们就来逐条解读它们。

  首先,开普勒空间望远镜是设计用来监测恒星亮度细微变化的。如果有行星刚好从恒星和我们之间经过,它就会遮挡一部分星光,恒星的亮度就会在短时间内稍稍变暗一些。这种方法被称为凌星法,已经在太阳系外行星的发现方面取得了极大的成功。

  然而,问题在于,这种方法观测到的只是恒星亮度的变化,有可能是一颗行星从恒星前方经过,但也可能是其他现象的结果,比方说这颗恒星本身亮度就会变化。

  正因为如此,开普勒望远镜看到类似的信号时,天文学家只会说找到了一个候选者,而不会宣布发现了一颗外星行星——除非有别的方法能够证实它。到目前为止,天文学家已经在开普勒项目的数据中找到了2500多个候选者,但迅速证实它们就是行星是很难的,这已经成为了开普勒项目的一道瓶颈。

  现在,天文学家耍了一个聪明的小技巧:专门去寻找看起来像是有多颗行星绕着单颗恒星公转的系统。

  为什么呢?因为如果这些候选者都是“误报”的话,看上去恰好像是多行星系统的巧合应该不会出现太多次——上千个候选者里,能够出现几次巧合就不得了了。

  结果,他们发现了好几百个由多颗行星构成的恒星系统,然后他们就能够从样本中消除那些误报,留下了800多颗被确证为是外星行星!当然,其中有715颗是此次新发现的。

  那些行星的大小,通过测量它们遮挡了多少星光,就可以直接测定出来。行星越大,遮挡星光时造成恒星变暗的幅度也就越大。如果恒星本身的大小已知(通过研究恒星可以测定),天文学家就能确定发现的行星的直径。

  在这次宣布发现的行星之中,大多数都比海王星更小(海王星的直径约为地球的4倍)。相比之下,以前发现的大多数行星,个头都更像是木星(地球直径的10倍左右)。

  而在新发现的这些行星中,有数量惊人的106颗直径不到地球的1.25倍!在此之前,开普勒项目只发现过16颗这样的行星,而我们总共已知的也只有20颗(包括其他望远镜发现的外星行星)。此次发现使得已知的地球大小的行星数量,一下子猛增到了原来已知数量的6倍!

  比较吸引眼球的一点是,此次新发现的行星里,有4颗处在合适的位置,允许液态水在表面上流淌。恒星周围的这一区域,通常被称为宜居带。不过,这只是一个粗略的估计,取决于许多因素,而且边界也非常模糊。

  理论上说,太阳的宜居带大致可以从金星延伸到火星,但是我们知道木卫二(Europa)和土卫二(Enceladus)厚厚的冰层之下,就存在着大量的液态水。所以,宜居带这件事也不可尽信。事实上,液态水(以及以此存活下来的生命)可能出现的范围,大概比传统的估计还要宽泛得多。

  这4颗位于各自恒星宜居带内的行星,个头都比地球稍大,直径介于地球的1.8到2.5倍之间。除此之外,我们对它们几乎一无所知。

  不过比地球更大,并不意味着它们就不像是地球。行星表面的重力,不只是取决于行星的大小,更取决于它的质量。所以,密度更低但个头更大的行星,一样可能拥有非常类似于地球的各种环境。不管怎么说,这些行星的情况,我们完全无从推测。

  最后一条有趣的发现就是,围绕每一颗恒星公转的多颗行星,往往都处在同一个平面上,这跟我们太阳系里的行星非常相似。从侧面看,我们的太阳系构成了一个薄盘,这次发现的其他恒星系统也同样如此。这表明,那些恒星系统的形成过程,跟我们的太阳系是一样的。

  把这些信息整合在一起,是相当惊人,令人非常激动的。多年来,我们已经掌握了证据,表明恒星拥有行星是普遍现象,银河系里的行星数量可能超过恒星。

  最新的这些结果支持了这一点,还表明多行星系统也是普遍现象。不仅如此,地球大小的行星同样普遍存在,类似地球的行星的数量也可能极为巨大。仅在我们的银河系内,可能就有数十亿颗地球这样的行星。数十亿!

  要知道,1990年的时候,我们还不知道有任何一颗行星绕着另外一颗恒星旋转。一颗都不知道。几年之后,第一颗外星行星被人发现,而现在,我们已经确认存在的外星行星数量已经超过了1700颗!

  需要提一句的是,最新的这些结果,只是从开普勒望远镜运行头两年收集中的数据中分析得来的。将这一新技术应用到全部4年采集的数据,肯定会有新的行星宝藏被我们发现。

  银河系,乃至整个宇宙中,必须潜藏着数之不尽的行星,等待着我们去发现。新的技术证明,我们能够找到它们,而且效率更甚于以往。我们会建造更好的望远镜,更好的探测器,找到更新的方法,来更快更好地找到那些行星。我们确实生活在最好的时代,可以让我们的学识扩展得越来越远。

  715颗新行星是如何一下子被发现的?
此次宣布发现的外星行星数量,几乎使我们已知的行星数量翻了一倍

  715颗新行星是如何一下子被发现的?

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