差點錯過一顆「地球」!科學家在NASA的舊數據中找到一顆宜居行星

2021-01-06 寰宇科學新觀察

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我們在生活中經常會錯過一些東西,錯過一個人,錯過一個機遇,錯過一個億……但這些「錯過」,跟一顆可居住行星之「錯過」比起來,簡直不值一提。

最近,一個跨大西洋科學家小組,對美國國家航空航天局(NASA)的克卜勒太空望遠鏡(在2018年退役)的數據進行重新分析,發現了一顆大小跟我們的地球相似的系外行星。這顆行星在其恆星的可居住區內運行,其巖石結構足以支撐液態水。

科學家將這顆行星命名為克卜勒-1649c。在克卜勒發現的所有系外行星中,這顆距離地球300光年的星球在大小和估計溫度上與地球最為相似,是最有可能存在外星生命的行星。

這顆行星的大小是我們的地球的1.06倍。此外,它從主星接收到的星光量,是地球從太陽接收到的星光量的75%,這意味著這顆系外行星的溫度與地球相似。但與地球不同的是,它繞著一顆紅矮星運行,這種恆星以其耀斑而聞名,比較「狂躁」,可能會對這顆行星的潛在生命構成挑戰。

克卜勒-1649c還有很多未知之處,包括它的大氣層,可能會影響星球表面的溫度。而且目前科學家們對這顆行星大小的計算還有很大的誤差(在天文學中研究遙遠的天體時,所有的數值都有很大的誤差)。但是根據已知的情況,克卜勒-1649c對於尋找具有潛在可居住條件的世界的科學家來說,它是一個驚喜。

在之前的探索中,科學家們發現了很多在大小上更接近地球的系外行星,如TRAPPIST-1f和Teegarden c,也有一些在溫度上可能更接近地球,如TRAPPIST-1d和TOI 700d。但是,沒有任何的系外行星,比克卜勒-1649c在這兩個數值上同時都接近地球的。

研究人員稱,在他們發現的所有被錯誤標記的行星中,克卜勒-1649c特別令人興奮,不僅因為它位於其恆星的可居住區,大小跟地球相似,還因為它與它鄰近的行星存在著獨特的相互作用。把這項新發現發表在《天體物理學雜誌快報》(The Astrophysical Journal Letters)上的一位研究員稱,如果他們沒有手動檢查算法的結果,他們就可能會錯過它!錯過了一顆「地球」。

此前,克卜勒任務的科學家們開發了一種名為Robovetter的算法,幫助整理克卜勒探測器產生的大量數據。克卜勒用望遠鏡盯著恆星來尋找行星。因為行星經過主星前時,主星亮度會下降,只要恆星的亮度出現下降的跡象,系統就能利用複雜的算法找到行星。利用這種方法,科學家們可以很快地找到星系中的主要行星。

但大多數時候,這些下降來自於行星以外的現象,比如恆星自身的亮度也會自然變化,而且其他宇宙天體的經過也會影響望遠鏡觀察到的亮度。Robovetter算法的工作就是識別出真正的行星,一般來說具有12%亮度波動凹陷的才是真正的行星。但Robovetter算法當時卻沒將克卜勒-1649c這顆行星識別出來。好在科學家們在此後對舊數據進行過嚴格分析,最終才沒有錯過這顆可居住行星。

克卜勒-1649c離它的小紅矮星非常近,克卜勒-1649c上的一年只相當於19.5個地球日。這個系統有另一顆大小相同的巖石行星,但它繞恆星運行的距離約為克卜勒-1649c距離的一半,類似於金星繞太陽運行的距離約為地球距離的一半。紅矮星是銀河系中最常見的恆星之一,這意味著像這樣的行星可能比我們之前想像的更常見。

克卜勒-1649c不僅在其恆星的大小和能量方面與地球最為匹配,而且它為其星系系統提供了一個全新的面貌。在這個系統中,外行星每圍繞主星運行九次,內行星則幾乎精確地運行四次。它們的軌道以如此穩定的比例匹配這一事實表明,系統本身是非常穩定的,很可能會長期存在。

近乎完美的周期比通常是由一種稱為軌道共振的現象引起的,但在行星系統中,9:4的周期比是相對獨特的。共振通常以比率的形式出現,如2比1或3比2。儘管未經證實,這一比率的稀有性可能暗示它們之中還存在一顆中間行星,內行星和外行星都與之同步旋轉,產生一對3比2的共振。

研究小組尋找了第三顆行星存在的證據,但沒有結果。然而,這可能是因為這顆行星太小,看不見,或者軌道傾斜,使得用克卜勒的過境觀測方法找不到它。

如今克卜勒太空望遠鏡已經退役,但我們相信未來仍然會有更先進的望遠鏡來觀察這顆令人嚮往的行星。有人可能會說,這些星球離我們太遠,就算發現了它們,我們也無法觸及啊!但是,走向太空,是根植於我們人類心中的流浪火種,只要這火種不熄滅,我們就不會停止探索太空,認識宇宙的步伐。

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