20光年內的類地行星

2020-11-06 牧夫天文

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翻譯：周唯亮

校對：牧夫天文校對組

編排：陶邦惠

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤

原文連結：

https://www.universetoday.com/148667/based-on-kepler-data-theres-a-95-chance-of-an-earth-like-planet-within-20-light-years/

在過去的幾十年中，系外行星的研究得到了突飛猛進的發展，科學家們在3188個系統中確認發現了4296個系外行星，此外還有5634個有待確認。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。

最近，一個國際科學家團隊（由NASA艾姆斯研究中心的研究人員領導）將現已退役的克卜勒太空望遠鏡和歐洲航天局（ESA）蓋亞天文臺的數據結合在一起，這揭示了我們宇宙中一半的類太陽恆星可能擁有巖石性的、潛在的宜居行星，其中最接近的可能就在我們的不遠處！

一份名為《克卜勒數據顯示，類似太陽的恆星周圍存在巖石性宜居帶行星》的研究報告近期在網上發表，描述了他們的發現，該論文也將很快發表在《天文期刊》上。這項研究是由NASA的科學家們進行的，來自世界各地的大學、研究所、天文臺和實驗室的同事們也加入了研究。

克卜勒186f的效果圖，這是一顆最近發現的、可能與地球類似的系外行星，它也許可以孕育生命。

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）。正如NASA艾姆斯研究中心的研究員、該論文的主要作者史蒂夫·布賴森（Steve Bryson）所說：

「克卜勒太空望遠鏡已經告訴我們，銀河系中有上千億顆行星，但是現在我們進一步知道，這些行星中有很大一部分可能是巖石狀且宜居的。 儘管這個結果遠非最終數值，而且行星表面上的水只是維持生命的眾多因素之一，但令人激動的是，我們計算出這樣的行星是如此普遍，置信度與精確度都非常高。」

為了計算在我們的銀河系中可能宜居的類地行星出現的頻率，研究小組著眼於克卜勒太空望遠鏡的最終數據集裡那些與我們的太陽年齡（約46億年）相仿、並且溫度最多相差815°C（1500°F）上下的恆星。他們進一步研究了在0.5到1.5個地球半徑之間的行星，這些行星很可能是巖石性的。

由此，研究小組發現，僅銀河系中就可能有多達3億顆可能宜居的行星。此外，他們的結果表明其中4個系外行星可能位於太陽系30光年以內，而距離我們最近的可能只有20光年。總的來說，他們的分析包括範圍廣泛的一系列恆星，每顆恆星都有其自身特有的性質，而這些性質會影響宜居性。

藝術家對不同類型恆星周圍可居住區域的描繪

圖片來源：NASA

這是系外行星和天體生物學研究的典型代表，其中考慮了多個重疊的特徵來確定潛在的宜居性。結合當前望遠鏡的局限性，這項研究的複雜之處在於為什麼這麼難以計算可能存在的宜居行星的數量。

例如，以前對潛在可居住行星的頻率（即發生率）的估算沒有考慮到恆星的亮度與其發出的光的種類之間的關係，這就是所謂的「黑體輻射」。更加明亮，質量更大的恆星在光譜的藍色、紫外線、X射線和伽馬射線部分發出輻射，這使它們對宜居行星的安全造成威脅。

低質量，微弱的恆星在光譜的紅色、紅外或微波和無線電波部分發出大部分輻射。同時，像我們的太陽這樣的恆星，在光譜的黃綠色部分發出大部分輻射。為了在研究中考慮到這種關係，研究小組將來自克卜勒太空望遠鏡的行星任務的數據與來自歐洲航天局蓋亞任務的天文數據進行了結合。

美國宇航局戈達德航天中心的科學家、該論文的合著者拉維·科帕帕拉普（Ravi Kopparapu）說：

「我們一直都知道，僅根據行星與恆星之間的物理距離（不會太冷或太熱）來定義可居住性，使我們做出了許多假設。蓋亞關於恆星的數據使我們能夠以全新的方式看待這些行星及其恆星。」

藝術家對系外行星系統的描繪：該系統包括一個帶有地表水的行星。

圖片來源：NASA / 戈達德航天中心

在過去的七年中，蓋亞任務一直在研究太陽系以外超過10億個天體的位置、距離和運動，這些天體包括恆星、系外行星、類星體、彗星等。這些數據的加入提供了重要的信息，根據這些數據，我們可以藉助恆星的輻射通量（單位時間內單位面積上輻射出的總能量）計算出行星接收到的能量。

該研究小組還考慮了系外行星大氣的作用，這影響到需要多少光才能使液態水存在於行星表面。儘管研究團隊仍在研究這種影響的確切性質，但他們對宜居區域的範圍進行了保守和樂觀的估計，發現有50％至75％的類太陽恆星擁有能夠在其表面上存在液體的巖石行星。

隨著更多系外行星的發現，以及我們研究能力的增強，天文學家們能夠進一步縮小尋找可能宜居行星的範圍。這也導致了天體生物學的蓬勃發展，該學科尤其側重於尋找外星生命和太陽系外生命。運氣好的話，我們很快就會找到證據來證明我們在宇宙中並不孤單。

https://www.nasa.gov/feature/ames/kepler-occurrence-rate

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

半個太陽

圖片來源：Rainee Colacurcio

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