最理工科的星球,π星球,每3.14天公轉一周

調查者發現了宇宙中一個有趣的巧合。通過舊的克卜勒望遠鏡數據，他們找到了一個地球大小的系外行星，該行星的公轉周期正好等於π，也就是3.14天。

K2-315b行星的概念圖，其公轉周期為3.14地球日，正好等於圓周率π。圖片來自 Image via NASA Ames/ JPL-Caltech/ T. Pyle/ Christine Daniloff/MIT.

如果你正好同時喜歡地外行星和數學，那你也會對它感興趣。

近幾年科學家在一些較遠的恆星周圍發現了大量圍繞其公轉的地球大小星球。 現在MIT的科學家們公布了一個行星，它的公轉周期正好等於圓周率，3.14地球日。

如果你不熟悉圓周率，它是一個無理數，等於一個與圓的周長除以它的直徑。

不論圓周是大還是小，這個比值永遠等於π。這也使得π成為最重要的數學常數之一。這顆行星被標記為K2-315b，但是科學家們都叫它「π星」。

在一篇新出版於2020年9月21日《天文學期刊》的經過同行審查的論文中，討論了這顆π星。來自麻省理工的主要作者Prajwal Niraula說道：「這顆行星像機械時鐘一樣運動。」

聯合作者Julien de Wit說道：「這些天每個人都得找一些樂子。」

發現π新行星，該行星圍繞它的恆星旋轉一圈所需的時間為3.14天。

事實是，自從許多像π星球這樣有著極短軌道運行周期的外星球被發現，沒有人提出一些令人匪夷所思的事情或像外星人等外星生物並不包含在研究中。

π星，被命名為K2-315b行星，與地球近乎一樣大，半徑為地球半徑的0.95倍，它同時也和金星一樣大小，就像是我們附近的第二世界。但與此同時，研究表明該行星的表面溫度高達350華氏度（約為177攝氏度），是極端酷熱的星球，雖然其不像金星一般炙熱（金星表面溫度約為465℃～485℃），但仍然不宜居。

該行星圍繞著一顆被命名為EPIC249631677的紅矮星（或M性恆星）旋轉，此紅矮星溫度比太陽更低，約是太陽體積的十五分之一，同時距離地球186光年（57個單位的秒差距）。π星極短的3，14天的運行周期表明此星球圍繞它的恆星旋轉速度迅速，約為每小時181，000英裡（約為291公裡）。但就算科研人學認為該行星像我們所處的地球一樣多石，它與恆星極為貼近的距離和灼熱的溫度仍然表明它不適宜任何形式的生命居住。

從資料庫中的資料現實，K2-315b 行星在2017年使用克卜勒太空望遠鏡被首次發現（此處應有圖像）。該行星的圖片由美國宇航局研究中心（NASA))提供.

科研人員Niraula表明：已經達成共識的是該星球由於表面溫度過高兒而不適宜居住。K2行星在2017年持續擴張，與此同時，我們首次使用凱普特空間望遠鏡以數據的形式發現了此K2行星。在那時，我們將這顆星球視為預備行星，但隨後經過SPECULOOS機構運用實地望遠鏡確定了該星為一顆行星。在此次實驗中，我們在智利的Paranal天文觀察臺用到了四公尺長的天文望遠鏡以及另一架完全相同的卻處於西班牙被命名為Artemis的望遠鏡。以上關於此行星的發現同時也說明了數據也是有效且有重要研究價值的。就像是DeWit對此次研究評價到：我們現在知道我們可以運用資料庫中的數據深度探究星球，同時我們希望我們沒有遺漏其餘別的星球，特別是那些對於科研有重要研究價值的行星。

瀏覽過去的數據，Niraula發現：當行星從我們有利的位置經過恆星時，恆星將產生20度下降。這種每3.14天重複一次的下降，表明在恆星的周圍可能存在一顆行星繞其轉動。為了證實這一點：研究員們需要確定一個觀測凌日的最佳時間，但正如合著者，班傑明 拉克姆（Benjamin Rackham)所說：

在地面上確定一個最佳的觀測夜有點棘手。是因為，即使你從K2數據中發現了3.14天這個信號，它也有可能是一個軌道的周期疊加起來的。

在智利的帕瑞納天文臺（Paranal Observatory)有4個配備1米主鏡的SPECULOOS望遠鏡，用來觀測證實外行星Pi星的存在。觀測的圖像可以通過ESO/維基百科看到。

Rackham開發了一種可以預測凌日時間的算法，它成功的預測了2020年2月是觀測凌日的最佳時間。在此之前，研究員們共清晰的看到3次凌日現象：前兩次是用SPECULOOS望遠鏡在北半球觀測到的，第三次是在北半球的阿爾忒斯彌斯（Artemis）觀測到的。

SPECULOOS望遠鏡證明了Pi星的存在並不令人驚訝，因為它是用來探測褐矮星星系中適宜居住，和地球大小相當的行星的。另一位合著者Artem Burdanov說：

這些超冷矮星散布在天空中。像SPECULOOS這種在地面上進行觀測的望遠鏡，可以幫助我們發現一個又一個超冷矮星。

科學家們將用即將來臨的詹姆斯 韋伯空間望遠鏡（JWST）分析行星們所在的大氣層，這樣也將是一個發現更小行星的好機會。

這顆已被證實的行星非常適合研究類地系外行星學。雖然系外行星凌日超冷矮星為詹姆斯韋伯太空望遠鏡對類地系外行星進行大氣研究提供了最好的機會，但像EPIC 249631677b這樣在100個秒差距內繞中等質量矮星軌道運行的行星，將越來越多的為下一代天文臺所用。

麻省理工的Prajwal Niraula是這項新研究的主要作者。圖片來自EAPS/MIT

Niraula也指出：

未來會有更多有趣的行星，正好可以用詹姆斯韋伯太空望遠鏡，這是一架設計用來探測外星世界大氣層的望遠鏡。有了更好的算法，希望有一天，我們可以尋找更小的行星，甚至像火星一樣小。

雖然K2-315b的軌道與圓周率數學常數的前幾位相同可能是一個有趣的巧合，但這一發現再次表明，有許多像地球一樣大小的世界等待被發現。已經發現的數量在迅速增長，科學家們完全預計在未來幾年還會發現更多。

總結：天文學家發現了一顆地球大小的系外行星，其軌道周期與數學常數π相匹配。

作者：Paul Scott Anderson

FY：Astronomical volunteer team

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