太阳系外的另类行星
2018-12-03
移民火星的小目标还没有实现,科学家就把目光瞄准了更远的太空。前阵子,他们一次性发现了太阳系外的44颗行星,并描述了它们的各种细节。
太阳系外的行星即系外行星围绕着像太阳一样的恒星旋转,但距离我们十分遥远。早在1917年,科学家就注意到了第一颗系外行星。20世纪90年代之后的20年里,新发现的系外行星呈井喷之势,它们中的大部分成员是科学家借助美国国家航空航天局(NASA)的开普勒太空望远镜发现的。许多系外行星以这架太空望远镜命名。
系外行星的成分和运行轨道多种多样。有些巨大的气态行星让太阳系内最大的行星——木星都相形见绌,有些行星是与地球类似的多岩行星,有些行星上的冰冷岩石几乎感受不到恒星发出的光的温暖……它们中的一些奇特行星,我们一起来了解一下。
行星奥西里斯(埃及神话中冥王的名字)拥有众多“第一”的纪录,比如第一颗被发现且首次通过多种方法发现的气态巨行星、第一颗被发现有大气层且大气中有氢气的行星,等等。
这颗行星绕行的恒星距离地球150光年,位于飞马座。它的轨道半径约700万千米,公转周期只有3.5天,它表面的温度极高,像被烧焦了一样,上空的大气正以惊人的速度蒸发。
奥里西斯很可能是一颗气态行星完全蒸发后剩下的核心,科学家将这类行星重新归类,创建了一个新的系外行星类别——幽冥行星。这个名字来源于希腊神话中的地狱神灵,在美国著名的恐怖小说作家H.P.Lovecraft创作的《克苏鲁神话》中,地狱神灵化身为身体像蠕虫、有触手的恐怖怪物。
土星拥有非常巨大的光环,但在J1407b面前相形见绌。J1407b大约诞生于1600万年前,是一颗年轻的星球,距离地球420光年,围绕橙矮星J1407运转,拥有环状系统,可谓“身披七彩祥云”。
J1407b的星环不像土星那样只有一个,数目达到了惊人的30个,而且每个环都非常宽,光环总直径达1.8亿千米,是土星环的200多倍。如果把它的光环套在土星上,那么会在夜晚看到比满月大数倍的光环。
有意思的是,科学家在对光环进行光变跟踪时,发现这些光环会以某种规律周期性地神秘消失,失踪时长从几天到几周不等。科学家预计,J1407b行星的光环在未来几百万年里会逐渐变厚,最终消失,其中的一些成分会凝聚成许多大的卫星。
人们借助太空望远镜发现的最早一批系外行星中,最有潜力成为第二个地球的是开普勒22b。开普勒22恒星位于天鹅座,而这颗距离地球超过600光年的系外行星位于这颗恒星的宜居带内。
开普勒22b大概有地球的两倍大,被认为是一颗“超级地球”。它的公转周期与地球相似,有可能存在液态水。如果它的大气所产生的温室效应影响与地球相似,那它的表面平均温度达到22℃。
科学家认为,开普勒22b拥有一个与海王星类似的小型岩石地核,这个核心覆盖在海洋之下。生命能否在这颗行星上存活?这依然是研究人员争论的问题。
实际上,跟地球相似的系外行星不止开普勒22b。2015年,NASA宣布发现了1400光年外的行星开普勒452b,其半径是地球的1.6倍,公转周期385天,年龄约为60亿年。
开普勒452b位于宜居带内,被认为是迄今为止被发现的最像地球的行星,于是它被媒体称为“地球2.0”“地球的表亲”。可惜NASA的发现很快受到了质疑,因为开普勒452b可能根本就不是一颗岩石行星,最新的研究甚至认为它可能不存在。
行星玛士撒拉已经127亿岁高龄了,是迄今为止人类发现的最古老的行星。相比地球的年龄,它算得上是名副其实的“寿星”。
年龄大并不是这颗行星唯一的独特之处,它还是一颗环双星行星,而且是第一颗被发现的环双星行星。它所环绕的两颗恒星也不一般,一颗是脉冲星,另一颗是白矮星。科学家在研究这个双星系统时,预言其中存在第三颗星体,而且这个“第三者”不是一颗恒星。
2003年,人们借助哈勃太空望远镜终于发现了目标。这颗最老的系外行星被命名“玛士撒拉”,玛士撒拉是《圣经》中活得最久的人。
宇宙中还有像太阳系一样许多颗行星绕一颗恒星运行的情况吗?答案是肯定的。科学家借助凌日行星和星子小型望远镜就发现了7颗系外行星,它们围绕一颗超冷红矮星运行。这颗恒星距离太阳约40光年,名为TRAPPIST-1。
这7颗行星被形容为“七大奇迹”——它们(编号从b到h)全部都有大气特征,6颗行星(编号为c、d、e、f、g、h的行星)表面温度适宜,5颗行星(编号为b、c、e、f、g的行星)大小与地球差不多,其中有3颗行星(编号为e、f、g的行星)被确认位于宜居带内,表面可能存在液态水——TRAPPIST-1f被认為是一颗岩石行星,很有可能拥有一个液态海洋。这些行星创造了一个新纪录,即太阳系外宜居带内行星数量最多的纪录。它们是人类寻找外星生命的首选目标。
“七大奇迹”的轨道距离很近,离恒星最近的行星只需要1.5天就能公转一周,最远的也才需要20天。当TRAPPIST-1f和TRAPPIST-1g彼此最接近时,它们的距离是地球到月球距离的3倍。
KELT-9b的温度比许多恒星的温度还要高,是科学家发现的最炽热的系外行星。
KELT-9b这颗气态巨行星近距离环绕恒星KELT-9,完全环绕一周仅需1.5天,并且与恒星处于潮汐锁定状态,这意味着它始终有一侧朝向恒星。它的“白昼一侧”温度高达4300℃,比一颗矮星表面的温度还要高。
KELT-9距离地球650光年,比太阳更大,温度更高,它的持续辐射使得KELT-9b大气层膨胀,导致密度只有木星的一半。
由于一直在蒸发,KELT-9b公转时发着光,像彗星一样有一条尾巴。研究人员表示,未来有一天KELT-9b可能完全蒸发消失,或者这颗行星拥有岩石内核,将蒸发得只剩下内核。研究人员将通过哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜进行观测,了解这颗行星的最终命运。
行星本身不发光,人类能观测到它们,主要是因为它们反射了恒星发出的光。不同行星对光的反射率不同,所以呈现的明暗程度也不一样。科学家通过凌日法发现的最暗行星是位于天龙座、距离地球750光年的TrES-2b,它还没有中文名字,不过科学家形容它“比煤炭还黑”。
TrES-2b最初是由科学家借助跨大西洋系外行星调查项目的天文望远镜观测到的,开普勒太空望远镜上天后,科学家修正了它的参数。它是一颗气态巨行星,大小与木星差不多,卻比木星黑得多。科学家发现TrES-2b表面的反射率比黑色涂料的反射率还低,反射的恒星光线不到1%。而木星能反射超过1/3的太阳光。
TrES-2b为什么这么黑呢?目前科学家还不清楚具体的原因。有的科学家认为它没有反射云层,有的科学家认为它的大气中含有大量能吸收光的物质,如汽化的钠、钾和钛的氧化物,但这些都不能完全解释它为什么如此黑。
难道它不会发出一点光吗?也不尽然,TrES-2b距离它绕行的恒星只有300万千米,被剧烈炙烤着——高温使它能发出微弱的红光。
在科幻电影《星球大战》中,卢克·天行者的家乡塔图因星球上空拥有两个“太阳”,在现实生活中也存在这样的环双星行星,如玛士撒拉行星和开普勒16b,它们围绕两颗恒星运行,然而,与距离地球149光年的类木行星——HD 188753 Ab相比,它们都不算独特的,上空的两个“太阳”也不算多。
HD 188753 Ab上空有3个“太阳”,在那里你可以同时看见日出和日落。它绕行的主恒星的质量与太阳差不多,两颗伴星的总质量为太阳的1.63倍,这3颗恒星组成的系统被称为HD 188753。与塔图因星球一样,HD 188753 Ab的温度极高,它与主恒星之间的距离非常近,每3.5天便可绕主恒星一周。
位于室女座的葛利斯504b是一颗年轻有趣的行星,它距离地球57光年,只有1亿~2亿年的历史。
科学家不是用凌日法而是直接通过太空望远镜成像发现了它。红外成像显现的葛利斯504b是一颗暗粉色的星球,类似木星,表面温度为237℃,质量大概是木星的4倍,云量比其他气态巨行星少。
发现团队中的成员Michael McElwain说:“如果我们能够登上这颗巨行星,那么将看到一个依靠形成期留下的热量继续发光的世界,它的颜色是暗洋红色的,令人联想到深色的樱花。”
葛利斯504b不仅颜色让人感到惊艳,还挑战了行星形成理论。根据当前的模型,气态巨行星通常要与恒星保持一定的距离才能形成,但这颗粉嫩的行星与恒星的距离远远超过理论距离,按理说是不可能形成的。通过研究葛利斯504b这颗系外行星,科学家将对行星的起源和发展有更深入的了解,我们期待他们的新发现。
热气腾腾的岩石行星——巨蟹座55e最初被称为“钻石星球”。它距离地球40光年,直径约为地球的2倍,质量则是地球的8倍多,表面温度达到了4900℃——因为它与恒星的距离比水星到太阳的距离还近,公转周期只有14天。
巨蟹座55e的正式名称为詹森,这个名称是由荷兰皇家气象与天文学协会提交的,以纪念荷兰眼镜商人、显微镜的发明者扎卡赖亚斯·詹森。
科学家认为这颗行星上有熔岩流。NASA喷气推进实验室的胡伦宇称:“如果这个星球上有熔岩,那将覆盖整个表面……厚厚的大气层会将熔岩隐藏在我们的视线之外。”
由于处于高温、高压下,这颗行星还含有大量碳元素,科学家推测它的内部很有可能是由钻石组成的,所以说它是“最贵之星”也不为过。