NASA又搞大新聞,40光年外發現7顆類地行星!

2020-12-07 果殼網

至少7顆行星繞著距離地球大約40光年的一顆紅矮星旋轉，它們的大小都類似於地球。這幅藝術想像畫描繪了在其中一顆行星上空看到的整個行星系統。圖片來源：ESO/N. Bartmann/spaceengine.org

（艾麥樂 編譯）NASA又搞了個大新聞。天文學家發現了7顆行星，繞著離我們不遠的一顆恆星旋轉！

還不只是如此，所有這些行星的個頭都跟地球差不多，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。

這顆恆星被稱為2MASS J23062928-0502285，這個名字來自於2MASS巡天項目，後面那串數字標明了它在天空中的坐標。不過現在，所有人都稱它為TRAPPIST-1，因為這些行星是用TRAPPIST望遠鏡發現的。TRAPPIST-1是這臺望遠鏡發現的第一顆擁有行星的恆星。

就是這臺口徑只有60cm的TRAPPIST望遠鏡，發現了TRAPPIST-1周圍的行星。這臺望遠鏡的全稱是TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope，即「凌星行星及微行星小望遠鏡」。圖片來源：E. Jehin/ESO

7顆行星中，有3顆行星是在2016年就被宣布發現的。天文學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恆星旋轉，而我們又剛好處在它公轉軌道的側面，那麼每一次這顆行星運行到那顆恆星和我們之間的時候，它都會遮擋掉一點點星光。如果仔細測量我們看到的這顆恆星的星光，就會發現它變暗了一點。這一現象稱為凌星。

實際上，可就沒這麼容易了！恆星太大，行星太小，所以凌星時行星遮掉的星光最多也只有1%。這意味著，必須要對星光進行非常細緻地測量才行。此外，還有太多的東西可以來冒充行星，比如恆星上的黑子、背景恆星的亮度變化、恆星本身的爆發活動等等。

當行星從恆星前方經過，也就是發生凌星時，它會遮擋一部分星光，使得我們看到的恆星出現亮度下降的現象。正是通過這種現象，天文學家在TRAPPIST-1周圍發現了7顆大小類似於地球的行星。圖片來源：NASA

TRAPPIST-1是一顆個頭很小、溫度較低的恆星——這類恆星被稱為M8型紅矮星。它的質量只有太陽的8%，半徑是太陽的10%（只比木星大了一點點），亮度微弱到只有太陽的1/2000。對於搜尋行星的天文學家來說，這些信息可謂好壞參半。這顆恆星相對黯淡，所以很難測量它星光之中的細微變化。所幸，它離我們不遠，只有不到40光年，所以儘管本身很暗，我們仍然可以把它看個清楚。

而在好的方面，個頭較小意味著同樣大小的行星可以遮擋更多這顆恆星的星光。舉例來說，如果一顆地球大小的行星去凌一顆太陽大小的恆星，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。這使得凌星時的星光變暗現象更容易檢測出來。

TRAPPIST-1是一顆紅矮星，質量只是太陽的8%，大小為1/10，亮度只有太陽的1/2000。圖片來源：ESO

接下來，事情就變得很有意思了。如果你知道恆星的大小，又測出了凌星時有多少星光被行星遮擋，你就能夠算出那顆行星有多大——因為星光變暗的幅度取決於恆星和行星的相對面積。如果行星半徑是恆星的1/10，它就會遮擋1/100的星光。如果半徑是1/2，則會遮擋1/4的星光。以此類推。

2016年率先發現的那3顆行星，根據凌星時遮擋的星光來判斷，它們的大小與地球類似。不過天文學家發現，它們凌星的時刻一直在發生細微變化，這讓人非常興奮：這意味著，這個行星系統中可能擁有更多行星，後者的引力拉扯著那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，天文學家順藤摸瓜，找到了另外4顆行星，一共多達7顆！這些行星按照被發現的先後次序，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到恆星距離的次序。它們的個頭都跟地球相似，有些比地球略小，有些則略大。

藝術家筆下的TRAPPIST-1行星系統。儘管有些行星被描繪得好像地球一樣，但對於這些行星，我們確切知道的只有它們的大小和軌道周期。至於是否有水存在，是否適宜生命，目前我們還一無所知。圖片來源：NASA/R. Hurt/T. Pyle

天文學家還從凌星中得出了更多信息。行星凌星現象持續的時間長短，與它環繞恆星的公轉速度有關，因而也就跟它到恆星的距離有關。（行星離恆星越遠，公轉速度就越慢，凌星持續的時間也就越長。）根據觀測數據，所有7顆行星繞這顆恆星的公轉軌道，都比水星繞太陽的軌道要近得多得多。最內側的那顆行星，1b，軌道周期只有1.5個地球日！也就是說，它每36個小時就繞那顆恆星公轉一圈。就算是最外側的那顆行星，1h，周期也只有14－25天，用不了一個月就能繞恆星轉完一圈。

TRAPPIST-1周圍7顆行星的軌道，與太陽系裡木星的4顆伽利略衛星以及內太陽系行星軌道的對比。所有7顆行星繞這顆恆星的公轉軌道，都比水星繞太陽的軌道要近得多得多。圖片來源：ESO/O. Furtak

看到這裡，你大概會認為，這些行星該被烤焦了。不過別忘了，TRAPPIST-1是一顆小恆星，表面溫度只有2300℃。儘管那些行星扎堆圍聚在它身邊，但正因為這顆恆星「陽光」微弱，那些行星接受到的熱量實際上還不錯。這些行星表面上的實際溫度，目前還不可能得知，但使用計算機模型，再對這些行星的成分、大小、大氣等數據加以猜測，我們能夠估算它們的表面溫度。不同的模型會得出不同的結果，但至少其中3顆行星似乎處在到恆星合適的距離上，表面溫度或許可以讓水以液態形式存在。

7顆行星中至少有3顆，位於這顆恆星的宜居帶內，表面溫度或許有可能適宜液態水存在。圖片來源：NASA/R. Hurt/T. Pyle

說到這裡，我必須要非常謹慎才行：這些行星的質量，我們只是估算的，並不直接測量出來的。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刻都在發生變化。它們的質量就是根據這些變化推測出來的。所以，我們並不是非常確切地知道它們的真實質量，更不清楚它們是否擁有大氣，到底由什麼物質構成。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，都是據此推測出來的。

TRAPPIST-1周圍7顆行星的大小，與太陽系裡木星的4顆伽利略衛星以及內太陽系行星大小的對比。儘管這顆恆星比木星大不了多少，但它的7顆行星都跟地球大小相似。圖片來源：ESO/O. Furtak

所以，如果在媒體上看到報導，說我們發現了類似地球的行星，你就要小心了。我們實際上並不確定，這些行星中有哪一顆溫度與地球相似，甚至不知道那裡有沒有空氣存在。對於它們能在多大程度上適宜生命生存，我們可以說是一無所知。

TRAPPIST-1的7顆行星與太陽系裡的4顆類地行星，圖中數字標明了這些行星的軌道周期、到恆星的距離、行星半徑及行星質量。圖片來源：NASA

儘管跟外星生命沒什麼關係，但這一發現仍然令人興奮！這個行星系統離我們只有40光年，這本身就是一個大新聞。這意味著，藉助口徑更大、威力也更大的望遠鏡，後續觀測能夠揭示更多的信息。舉例來說，預計明年發射升空的韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope），將有能力觀測這個系統中的單顆行星，判斷它們是否擁有大氣，甚至檢測大氣中的特定化學成分，比如臭氧。做到這一點，我們就能了解到更多的信息——以臭氧為例，它能證明這顆行星的大氣中存在氧氣。

現在說這些還為時過早。不過，倒也沒有必要對此感到失望。反過來想想，這已經足夠令人驚嘆了。在我小的時候，我們只知道太陽系裡的九大行星。（現在則是8顆行星，也可以說是近百顆，看你怎麼算了。）直到20世紀90年代初，我們才找到第一顆繞著其他恆星旋轉的行星，又過了幾年，第一顆繞著類似太陽的恆星旋轉的行星才被發現。而現在，得益於技術的不斷進步，我們已經找到了好幾千顆太陽系外行星。

已經被發現的這些行星，足以得出現代科學史上最驚人的結論之一：銀河系裡行星的數量要比恆星更多！不是每顆恆星都擁有一顆行星，而是許多恆星都擁有多顆行星，比如我們的太陽，比如TRAPPIST-1，因此銀河系本身或許就擁有成千上萬億顆行星。

成千上萬億！

這其中又有多少會像我們這顆蔚藍色的地球一樣？我們已經找到了少數可能符合這一標準的行星，而我們的搜尋工作其實才剛剛開始。我們的技術越來越先進，方法也越來越純熟，幾乎每一天，我們都在發現更多的行星。

TRAPPIST-1隻是這場行星搜尋中一個令人驚嘆的裡程碑。它告訴我們，所有類型的恆星都可以擁有行星系統，還可能擁有多顆類似地球的行星。別忘了，這顆恆星就在我們附近，而且是銀河系裡最常見的一類恆星。對這類恆星進行更多搜尋，我們就可能找到更多這樣的行星系統。

天空中遍布著行星。NASA的這個大新聞，就是我們充滿好奇，抬頭仰望，提出問題，然後儘自己的努力去回答那些問題的時候，我們作出的發現。

得到的回報是，我們可以理解這個宇宙，讓我們的奇蹟被宇宙放大。（編輯：Steed）

相關焦點

  • NASA 重大消息公布:40 光年外恆星周圍發現 7 顆類地行星
    在所有已經被確認的系外行星中，有348顆可能屬於擁有巖石表面的類地行星。此次發現所涉及的恆星編號TRAPPIST-1，這是一顆距離地球大約40光年的小型恆星。在2016年5月，一個由比利時列日大學科學家米歇爾·格林（Michal Gillon）領銜的研究組宣布了他們的發現：這顆恆星周圍存在三顆距離很近，且很可能是巖石質地的行星，分別編號為TRAPPIST-1b，c和d。
  • 40光年外發現三顆類地行星 或適宜生命存活
    5月2日，一篇發表在《自然》雜誌的論文聲稱，人類歷史上第一次探測到距離地球40光年外存在著三顆類地行星，這三顆星球位於另一個星系，繞一顆名為TRAPPIST-1的低溫褐矮星（褐矮星是處於最小恆星與最大行星之間大小的天體，類似恆星，但質量不夠大，不足以在核心點燃聚變反應——觀察者網注）環行。科學家認為其中至少有一顆適宜生命存活。
  • 40光年外發現三顆行星,這是地外生命探索的最佳目標!
    據外媒報導，天文學家在距離地球僅40光年的地方發現了三顆類地大小的行星坐落於宜居帶。
  • NASA:39光年外7顆類地行星繞同一恆星運轉3顆或有生命
    美國宇航局（NASA）22日召開新聞發布會，公布了系外行星探索的重大發現。天文學家發現，距離地球只有39光年的宇宙中，有7顆類地行星圍繞著一顆叫做Trappist-1的矮星運轉， 所有這7顆行星表面上都可能有維繫生命所必需的水的存在。
  • NASA宣布發現7顆類地行星 3個或有生命存在
    【環球網綜合報導 記者 趙衍龍】美國航天局22日宣布，40光年外發現酷似太陽系的行星系。據美國航天局消息，荷蘭牽頭的科研團隊宣布發現類地行星，至少三顆行星的表面可能存在液態水。七顆地球大小的行星圍繞距離地球40光年的恆星運行。香港東網2月23日報導稱，在距離地球僅40光年的水瓶座之中，發現一個行星系中竟有7個類似地球的行星，其中3個更可能有生命存在，成為迄今在太陽系之外，科學家最有可能找到生命的地方。
  • 【熱點】7顆類地行星被發現,可能會有新的生命!
    美國航天局22日宣布，一個國際天文學家小組發現，在距地球僅40光年外發現圍繞單一恆星運行的7顆系外行星。天文學家認為，這一酷似太陽系的行星系，堪稱迄今尋找外星生命的最佳地點。這個距離地球39光年的「迷你太陽系」中，有7個地質和大小都類似地球的行星，圍繞紅矮星「Trappist-1」公轉，是天文學家首次發現有著這麼多個類地行星的行星系。
  • 73光年外,發現3顆類地行星,很遺憾,可能都不適宜我們居住
    但是很遺憾，在過去幾十年的深空探索中，我們雖然發現了成千上萬顆系外行星，但是，始終沒有找到所謂的宜居星球。雖然如此，我們並沒有放棄，哪怕遙遠的宇宙深空中存在一顆疑似宜居星球，我們也會對它進行了解，確認是否就是我們要找的目標，為以後星際旅行、星際移民做準備。隨著我們在這方面的不斷努力，取得了越來越多的成果，也不斷傳來發現地外行星的消息。
  • NASA宣布又發現一顆類地行星,距離地球「僅」300光年!
    隨著人類觀察宇宙的設備越來越先進，科學家一直在試圖在宇宙中找到第二顆合適人類居住的星球，在理論上大多數恆星系都存在一個適宜生命的宜居帶，如果科學家在這些恆星的宜居範圍尋找行星，不僅能夠發現適合人類生存的類地行星甚至還能發現地外生命，近幾年科學家已經發現了多顆有液態水的宜居星球，只是大多數都在數百萬光年以外的地方
  • NASA在100光年外發現了一顆可能適宜生命生存的行星
    但是浩瀚無邊是否還存在著另外的類地行星？我們能否前往其居住呢？我們都知道，銀河系具有2000億顆恆星，直徑達到了十萬光年。其中不乏很多位於生命生存的宜居帶。這不就在今年美國國家航空航天局NASA，就有了新的發現。
  • 20光年內的類地行星
    因此，科學家們能夠更好地預估潛在的宜居行星的數量。像我們的太陽這樣的恆星是很受歡迎的研究目標，這類恆星被稱為G型黃矮星。圖片來源：NASA Ames / SETI/ JPL-Caltech / T·Pyle克卜勒太空望遠鏡於2009年開始投入使用，至2018年由於燃料耗盡正式退役，迄今為止大多數系外行星的發現都有它的功勞。根據克卜勒太空望遠鏡發現的行星數量，科學家們現在估計銀河系中的行星可能比恆星還要多（最新估計稱，其中有1000億到4000億顆恆星）。
  • 歐洲學者發現三顆類地行星距地球22光年—新聞—科學網
    溫度適宜或存液態水 這顆代號為「格利澤667C」的恆星位於距地球22光年以外的天蠍座。2012年，一些觀測人員已經發現了Gliese 667C這顆紅矮星，並且判定有一顆行星處於這顆紅矮星的宜居帶內。進一步分析後發現，「格利澤667C」恆星擁有至少6顆行星，這些行星均被認定為「超級地球」，即環境與地球相似、質量通常為地球2倍至10倍的行星。讓研究人員興奮的是，這6顆行星中有3顆位於該恆星系統的「宜居地帶」內。一般而言，每顆擁有行星的恆星都有一片宜居區域，處於這一地帶的行星由於與恆星距離適中，表面溫度不高不低，可能存在液態水，從而為生命繁衍提供了必要條件。
  • NASA發現太陽系外類地行星
    原標題：太陽系外類地行星 　　《每日郵報》4月18日報導，美國國家航空航天局（NASA）日前宣布首次在太陽系外發現與地球差不多大的行星，其表面溫度適合水以液態形式存在，這為生命體在太陽系外的存在提供了可能。
  • NASA重大發現:七顆類地球行星可能存在生命
    美國宇航局NASA北京時間2月23日凌晨2點召開新聞發布會，宣布一項重大發現。在距離地球40光年距離的一顆小恆星周圍有七顆類似地球的行星圍繞。這是人類史上首次真正有機會研究太陽系以外的生命跡象。「當人類看到活的外星人，會不會太激動了?」
  • 1.7萬光年之外……銀河系的地外文明有多少?|光年|地外文明|克裡斯...
    儘管到目前為止人們還沒有真正找到系外生命，但眾多天文學家都對這一「原理」持肯定態度。因為它正得到越來越多間接觀測數據的支持。通過天文觀測人們發現，僅銀河系中就有至少兩千億顆恆星，而宇宙中的星系總數則在幾千億顆以上！其中的行星也絕不罕見，從1995年人類發現第一顆系外行星起，到現在短短20多年，就已發現了4100多顆。
  • 距地100光年,天文學家發現一顆類地行星,或為宜居星球
    我們都知道，沙子是多到數不清的，試問大家如果去海邊，或者在平時看到了沙子堆，根本就不會想要去數沙子有多少顆，因為這顯然是一件不可能完成的事情。由此可見，在宇宙中地球這樣的行星根本就不算稀奇，我們沒有找到地外生命，或許真的只是因為我們的科技不夠發達，當然，也有可能我們從一開始探尋的方向就錯了。為何這麼說？
  • 系外類地行星光譜中首次發現水分子
    有史以來第一次，天文學家在系外巖石行星的大氣層中發現了水蒸氣。有趣的是，這顆行星位於其恆星所謂的宜居帶中，讓它成為銀河系中最有希望找到地外生命跡象的地方之一。由克卜勒太空天文臺發現的K2-18b行星位於110光年之外。初步掃描表明，這顆系外行星是一顆超級地球，也就是說，它是一顆比地球大的巖石行星，而且具有大氣層。
  • 系外類地行星大氣中首次發現水汽 距離地球大約110光年
    研究人員首次在一顆太陽系外類地行星大氣中發現水汽，且這顆星球的溫度可能符合生命存在所需條件。英國期刊《自然·天文學》11日登載英國倫敦大學學院一個研究小組的報告，揭示這一「激動人心」的發現。這顆行星代號K2-18b，屬於獅子座，距離地球大約110光年。它圍繞一顆紅矮星運轉，表面由巖石構成，體積和質量分別是地球的2倍和8倍。這類質量超過地球的類地行星獲稱「超級地球」。研究小組分析「哈勃」太空望遠鏡觀測所獲光譜數據，發現它的大氣中有水汽，含量可能在0.1%至50%之間。
  • 科學家發現22光年外有個7顆行星的恆星系統,有3顆位於宜居帶中
    迄今為止，我們人類仍然只知道我們所在的地球上有生命，然而地球只是太空中的一顆普通星球，地球所在的太陽系也只是銀河係數千億顆恆星系統中的一個，很難說其他地方就沒有生命存在。一直以來，科學家們都在進行著關於地外生命的探索，其探尋的參考對象，就是類似於我們地球這樣的星球——位於某個行星系統中的宜居帶，有了適宜的溫度，有大氣層和液態水存在等等，迄今為止，天文學家們已經找到了數百顆類似地球條件的類地行星，雖然還不敢確定這些星球上面是否有生命存在，但是其可能性是相當大的。
  • 和學生們聊聊NASA最新發現的7顆類地行星吧
    這是人類首次發現如此多的類地行星在一個恆星周圍繞轉，甚至比圍繞太陽轉動的類地行星還要多（太陽系中只有4個巖質的類地行星，分別是水星，金星，地球和火星）。自從人類在90年代初探測到第一個地外行星以來，截至2017年2月15日，天文學家們已經在2687顆恆星周圍發現了5000多顆地外行星。
  • 300光年外發現了一顆地球大小的行星
    科學家們發現的這顆系外行星，名為Kepler-1649c，來自克卜勒望遠鏡的觀測數據，距離地球大約300光年。在克卜勒望遠鏡發現的所有系外行星中，從大小和表面溫度來說，系外行星Kepler-1649c和地球最為相似。