有哪些奇異有趣的系外行星?
最近看了一部叫做《宇宙》的美國紀錄片,突然對裡面描述的系外行星(衛星)世界很感興趣。特此上知乎來請各位大神給我科普一下。
有三個比較常用的網站集錄了目前發現的系外行星。
The Extrasolar Planets Encyclopaedia
由法國天文學家Jean Schneider在1995年創立,收錄的系外行星數目最多,每項數據都會有相應的論文引用,但有時數據更新較慢。
Exoplanet Orbit Database
由美國天文學家Jason T. Wright和 Geoff Marcy創立,優點是有不少RV曲線和主星物理性質列表比較全面。
http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/index.html
由NASA創立,除了有系外行星星表外,Kepler的觀測數據第一時間在這個網站上更新,還有不少的工具和程序免費下載。
1. 51 Peg b(飛馬座51b)
第一顆在主序星周圍發現的行星,由Michel Mayor 和他的學生Didier Queloz在1995年利用Haute-Provence天文台的ELODIE光譜儀,通過視向速度法發現。
51 Peg b是一顆熱木星,由於51 Peg b的軌道半徑只有0.05AU,公轉周期為4.23天(相比之下,水星的軌道半長徑有0.38AU,周期為88天)。由於極其靠近主星,所以51 Peg b的表面平衡溫度約1300K,而質量有0.46個木星質量,因此是名符其實的熱木星。
(藝術家想像下的熱木星51 Peg b)
視向速度法(RV)是系外行星發現初期最主要的觀測方法,對於觀測方法的科普,果殼網和知乎上都有不少的科普,所以不再詳述。
(51 Peg b的引力對主星51 Peg造成的視向速度曲線)
51 Peg b這顆熱木星的發現,引起了天文學界的轟動,因為它不符合當時的行星形成模型,像木星這樣大質量的行星應該在像我們太陽系巨行星那樣的位置形成才合理,後來隨著越來越多的熱木星被發現(實際上熱木星在銀河系中的行星比例中佔了不到5%,之所以早期觀測到大量的熱木星,是由於視向速度法對於軌道半長徑小的和質量大的行星敏感所造成的觀測bias),迫使了天文學家修正了行星形成理論,一般認為木星質量大小的行星是在snow line(類太陽恆星的snow line在2~5AU)外形成的,然後原行星與原行星盤中的氣體作用,造成行星的遷移。
由於51 Peg b是第一顆在主序星周圍發現的行星,所以對51 Peg b的研究也非常的詳細,目前已經有51 Peg b的大氣層中存在CO和H2O分子的證據。
2. HD 209458 b
51 Peg b雖然是第一顆在主序發現的系外行星的,但由於其不存在transit現象,所以對其大氣層的研究非常困難。D. Charbonneau和G. Henry的團隊分別在1999年通過地面的測光觀測,發現HD 209458存在周期性的光度變化,經過仔細的排查後(主要是掩食雙星和黑子的排除),確認是HD 209458周圍存在著一顆熱木星。
(藝術家想像下的HD 209458 b,由於Na的吸收,HD 209458 b在可見光波段很暗)
通過地面和空間的高精度測光觀測,已經在HD 209458 b的大氣層中確認十多種物質的存在,如TiO, O2, H2O, CO2, Na, K, HCN等等。
通過transit觀測研究系外行星的大氣,主要由primary transit 和secondary eclipse觀測得到
primary transit可以得到系外行星的透射譜,而secondary eclipse可以得到行星的發射譜,從透射譜和發射譜中辨認特徵譜線,就可以確認行星大氣中的成分有哪些。
上面的測光流量深凹是行星的primary transit,而較淺的凹是secondary eclipse,圖片來源於Exoplanet Atmosphers:Physical Processes
3. PSRB1257+12 行星系統
51 Peg b並不是人類歷史上第一顆發現的系外行星,Wolszczan Alex和D. A. Frail和1992年通過Aricebo望遠鏡,發現脈衝星PSRB1257+12 的脈衝周期有毫秒量級的變化,扣除各種造成時間的周期變化的因素後,確認兩顆地球質量的系外行星b和c存在,在1994年進一步分析觀測和分析後,再確認存在另一顆行星d,而且行星b和c存在著3:2的平運動共振,這是系外行星發現史中第一個確認存在軌道共振的行星系統。
PSRB1257+12 b,c,d是通過行星引力對脈衝星脈衝信號的周期變化來發現,本質上與視向速度法並無差別,視向速度法是行星引力對主星的視向速度周期變化而實現,得益於航天航空技術的發展,我們對時間的測量精度遠遠高於對速度的測量,所以在PSRB1257+12可以發現得地球質量的行星的,相當於視向速度~10cm/s的精度,地面視向速度目前的精度在~1m/s。
(擬合行星bcd後的脈衝時間變化曲線)
PSRB1257+12是一顆脈衝星,有模擬顯示,該系統的行星不太可能能承受主星的超新星爆發,所以PSRB1257+12 bcd可能是在超新星爆發後,由超新星遺迹中的碎片凝結而形成,與我們傳統中的行星不一樣。
(藝術家想像下的PSRB1257+12及它的行星)
4. GJ 876行星系統
GJ 876是距離地球4.689 pc的M4型恆星,通過長達二十年的視向速度觀測發現,GJ 876存在著四顆行星圍繞其公轉 。 GJ 876行星系統是距離地球最近的多行星系統,也是首個發現存在拉普拉斯共振的系外行星系統。在GJ 876系統中, 除去以約2天周期圍繞GJ 876公轉的行星d外, 行星c(周 期約30天),行星b(周期約61天)和行星e(周期約124天)存在著1:2:4的拉普拉斯共振。
這裡補充一下概念,軌道共振可以分為三類,一種是自轉-軌道共振(spin-orbit coupling),例如水星的2:3自轉-軌道共振,太陽系的大多數衛星的潮汐鎖定也算是1:1的自轉-軌道共振;另一種是平運動共振(Mean Motion Resonance,簡稱MMR),平運動共振發生在行星間的軌道周期成簡單的整數比,同時還要求共振角在一定範圍內擺動(也就是說即使軌道周期成整數比,還不能說是存在平運動共振)。平運動共振是軌道共振中的主要類型,因此討論軌道共振,一般都指平運動共振;至於還有其他的軌道共振,可以分為第三類,如長期共振(行星系統間的長期攝動導致長期角發生擺動),古在共振(由日本天文學家古在由秀在1962年發現,在限制性三體問題中,小天體受兩主天體的引力攝動,導致小天體的軌道偏心率與軌道傾角發生耦合的周期性變化,可以解釋掠日彗星的形成,及在S型雙星行星中行星的異常軌道傾角)等等。
(GJ 876四顆行星的軌道半長徑示意圖)
所謂的拉普拉斯共振是指多個平運動共振的複合,拉普拉斯共振角在一定範圍內擺動。太陽系裡最典型的拉普拉斯共振是木星的三顆Galilean Moons: Io, Europa和Ganymede的1:2:4拉普拉斯共振。拉普拉斯共振一般會穩定系統的構型,像Io-Europa-Ganymede的拉普拉斯共振維持了Io的偏心率(即forced eccentricity),使其在潮汐演化的過程中保持了Io偏心率始終不為0。如果沒有共振存在,Io在如此劇烈的木星潮汐作用下,偏心率會很快變為0,潮汐熱早就停止了。
(Galilean Moon和GJ 876的拉普拉斯共振)
//待續
其他回答中已經提到不少奇特行星了(不知道為什麼都被摺疊了),我來補充幾個。
1. 鑽石行星
大家可能都在新聞報道中看到過傳說中的鑽石行星55 Cancri e。然而,新聞報道往往以吸引眼球為目的,而忽略其中的科學細節。我決定深挖一下這個驚人的結論從何而來。
圖片來自Diamond Planet Found
先看看這顆行星的詳細信息。這是一顆距離我們40光年的超級地球,即比地球大的岩質行星。半徑是地球的2倍;質量是地球的8倍;密度5.9克/立方厘米,略大於地球(5.51)。它距離母星(55 Cancri A)0.016天文單位;公轉周期只有17.7個小時。所以,這是一個烈火煉獄的世界,不會有我們已知的生命(life as we know it)。(55 Cancri e)
2011年,天文學家通過觀測這顆行星從母星前面穿越,計算出了它的密度。「鑽石行星」的猜想就是從這個密度開始的。它的密度和地球十分接近,然而它的質量遠大於地球,所以內部的壓力也遠大於地球。如果它具有和地球相近的元素構成(主要包含氧,鐵,硅等元素),那麼它的密度應該大得多。部分天文學家仍然傾向於它的元素構成和地球相似。而對密度問題的解釋是,它含有大量的水(超過總質量的10%)。近在咫尺的恆星向它傾瀉在大量的輻射能量,使得它的表面溫度常常超過2000攝氏度。能防止液態水蒸發的唯一解釋就是,這些水都處於臨界狀態(critical state)。(http://arxiv.org/abs/1104.5230)
然而,其他天文學家認為,不應該把對太陽系行星的認識盲目的應用到太陽系外行星上。它們很可能有完全不同的形成方式。對於行星55 Cancri e,如果它擁有大量的碳,這個密度的問題就迎刃而解了。按照這種假設,這顆行星的碳元素含量超過總質量的1/3。與之相比,地球的碳元素含量只有0.04%。這種假設的另一個根據是,它的母星,55 Cancri A,含有十分豐富的碳元素。(https://arxiv.org/abs/1210.2720)
如果這種假設成立的話,這顆行星含有比地球高得多的碳。它內部的高溫高壓足以把單質碳變成大量的鑽石。而且,對這顆行星的多次觀察表明,它表面的溫度變化很大(1000K—2700K),很可能是頻繁的火山活動噴出的塵埃所致。(https://arxiv.org/abs/1505.00269) 對於一顆距離母星很近的行星來說,這是一種十分合理的假設。那麼,火山活動可以把很多地層深處的鑽石帶到地面上來,所以出門散步也是可以撿到大鑽石的。
同時,反對的意見也存在。比如,鑽石行星的假說的一個重要依據是恆星的碳含量高,而這個結果可能並不可靠。並且,行星和恆星的元素含量也並不總是一致的。("Diamond" Super-Earth Planet May Not Be So Glam)
2016年2月,哈勃望遠鏡對55 Cancri e的大氣層進行了觀察,發現了氫和氦,並且可能有氫氰酸(HCN)。這也許表明,55 Cancri e確實含有大量的碳元素。不過,要確認這一點,還需要進一步觀察。(First detection of super-earth atmosphere)
基於我們目前對太陽系外行星的有限了解,55 Cancri e是鑽石行星目前仍然是一種假說,雖然這個假說成立的可能性比較大,但短期內還無法證實。現在就準備開著飛船過去挖鑽石,還是有一定風險的。
2. 紅矮星旁的生命星球
Gliese 581 距離地球20光年。它是一顆紅矮星,質量只有太陽質量的31%。Gliese 581c是一顆超級地球,質量是地球的5.5倍,半徑在地球半徑的1.5到2.4倍。它運行在Gliese 581恆星系的宜居區,所以是一顆潛在的生命星球。對於一顆暗淡的紅矮星來說,它的宜居區十分靠近恆星。Gliese 581c距離母星僅有0.072天文單位,公轉周期為13天。
圖片來自http://www.thelivingmoon.com/43ancients/02files/Extra_Solar_Planet_Gliese581c.html
由於距離恆星太近,這顆行星應該已經被潮汐鎖定了。它總是以固定的一面朝向恆星,這導致它的日夜兩面有巨大的溫差。所以,它的兩個半球實際上都不是生命的樂土。只有在晨昏線附近的狹小區域,才可能有生命環境。
潮汐鎖定並非總是靜態的。在距離恆星較近的地方,如果行星軌道偏心率較高,可能形成更複雜的自轉-公轉共振。比如,水星的公轉周期和自轉周期比例是2:3,公轉2周,自轉三周。在這種情況下,行星可以均勻地接受恆星的輻射能量,形成更為廣闊的宜居區域。
目前已經發現的系外行星中,比Gliese 581c條件更為優越的很多。之所以單獨把它挑出來,是因為人類向Gliese 581c發送的信號將在2029年達到。
送出的信號包含501條消息,內容十分豐富,包括文字,照片和繪畫。消息來自數十萬參與者,最後選出的消息表現了他們的生活,願望,世界和平等等,不一而足。其中還有一些著名景點和名人照片。看起來就像是一場民眾的狂歡,看不到任何科學的成分。
發起活動的俄羅斯天文學家Alexander Zaitsev說,在很多人看來這些消息很幼稚,但是我希望從中表現出人類的智慧和創造性。
信號於2008年10月9日由烏克蘭的星際射電望遠鏡對準Gliese 581c發送。如果Gliese 581c真的有智慧生命,它們將會在2029年收到消息。當它們看到消息中的照片,發現消息來自一個生命的伊甸園,再看看自己生活的可悲的紅矮星世界,不知道會作何選擇。圖片來自http://www.thelivingmoon.com/43ancients/02files/Extra_Solar_Planet_Gliese581c.html
前面有人回答了帶有尾巴的、刮大風的、類似地球的、帶有塵埃盤的、圍繞兩顆恆星的,但都算不上「奇異」。其中有一些行星在剛被發現的時候,某一方面的特性是以前從未有過的。但是隨著系外行星發現的數目越來越多,更多類似的行星被接二連三的找到了,也就算不上「奇異」了。例如,1995年發現的飛馬座51-b,起初人們難以理解居然有比水星的距離還近、但是質量卻達到木星級別的行星。後來我們知道這樣的「熱木星」其實是普遍存在的,飛馬座51-b只不過是最早發現的一顆而已。類似的情況也適用於HD209458b、Kepler-16b等。
那麼什麼才算真正的「奇異」呢?我認為,只有目前為止只發現了一顆具有某種特徵的行星,才能算得上「奇異」。下面就來說一個獨一無二的系外行星。
前一陣子的水星凌日相信不少愛好者通過望遠鏡都看了。當水星在太陽的圓盤面前方通過時是這個樣子的(取自維基百科):
途中紅箭頭指的黑點就是水星。水星凌日發生的頻率大約是每一百年13次。
同樣的,金星也會凌日,但是幾率比水星小得多,大概每一百年會發生「一組」,一組兩次,之間相隔8年。上一「組」發生在2004年和2012年。
2004年的金星凌日,取自維基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/File:20040608_Venus_Transit.JPG
接下來問題來了:
在地球上第我們能不能觀察到金星和水星同時凌日呢?我查了一下維基百科,金星和水星凌日同時出現是有可能的。上一次發生在公元前373173年,那時的人類還處於舊石器時代,而下一次發生在公元69163年,真正的40萬年一遇。別說在座的各位,就是千年修行的白素貞都沒機會見到了。
接下來問題又來了:會不會在金星和水星同時凌日的時候,金星和水星彼此發生了相互遮擋呢?反正我是沒有查到這方面的資料,但是想想看就覺得這種可能性一定是比金星和水星同時凌日還要小很多很多……
但是,天文學家們研究過的一個系外行星系統里就發生了這種現象。
這個系外行星的主星名為 KIC 6462863,比太陽略熱、略大,質量是太陽的1.6倍,是開普勒望遠鏡的目標星之一。2010年開普勒望遠鏡公布的第一批行星候選體列表裡就有它,編號為 KOI-94。後來的進一步觀測確認了它的周圍有四顆行星(b、c、d、e),這個行星系統被正式命名為 Kepler-89。
Kepler-89系統中四顆行星的相對大小,從左到右按照距離恆星從近到遠的順序。取自文獻 [2]
2012年,日本東京大學的平野照幸(Teruyuki Hirano)首先注意到,開普勒望遠鏡觀測的Kepler-89的一次凌星曲線里出現了一個特別的現象:
(取自文獻 [1])
關於「正常」的凌星曲線應該是什麼樣子的,可以參考我的另一個回答:可能發現了一個戴森球是怎麼回事? - 知乎用戶的回答。這條曲線的兩側有兩個很小的「肩」,中間是一次比較大的下降,這是典型的兩顆行星同時凌星,因為兩顆行星的運動速度不同、大小也不同,兩條凌星曲線疊加在一起後就會出現這種形狀。
說到這裡,還是沒有什麼特別的地方,因為兩顆行星的凌星疊加在一起不是第一次發現,不能算是「奇異」。
但是怪就怪在曲線的底部中央出現了一個很小的鼓包。
我們回到凌星的原理上。行星在發生凌星時從恆星圓面上通過,擋住了一部分光,所以觀測到的總亮度會下降。那麼不難想到,如果在曲線的底部有上升,很大可能是行星擋住了圓面上另一塊比較暗的區域(比如黑子),這樣圓面上黑暗區域的總面積就變小了。開普勒望遠鏡也找到了不少這樣的例子。但是對於Kepler-89來說,一方面,黑子不足以造成如此大幅度的上升,另一方面,為什麼亮度上升恰好出現在了兩顆行星同時凌星的時候,而在每一顆行星單獨凌星的時候卻沒有呢?真正原因是:d、e兩顆行星在同時凌星的時候,外側的 e 行星把內側的 d 行星的一小角給擋住了。如圖所示:
其中 KOI-94.01 也就是上上圖中的 d 行星,個頭最大的那個。KOI-94.03 是 e。取自文獻 [1]
這種現象稱為「行星—行星掩食」(planet-planet eclipse,縮寫為PPE)。Kepler-89是發現的第一個,也是目前為止唯一一個擁有 PPE 的系外行星系統。這種行星—行星掩食的現象為天文學家提供了一個難得的機會,可以計算出兩條凌星軌跡之間的夾角(上圖中的 δ),這個角度就是兩個行星軌道平面之間的夾角的下限。計算結果為:δ = ?1.15 ± 0.55 度。因此,d 和 e 行星的軌道平面之間的夾角不可能小於 1.15 度。
2013年,平野照幸和他的同事們又進一步計算出,Kepler-89的下一次行星—行星掩食將發生在2026年4月1日。如果那天我們用望遠鏡對準這顆恆星,將會得到如下的亮度曲線:
取自文獻 [3]。其中不同顏色代表用不同的參數(如行星質量)計算出的。這一次「鼓包」將出現在底部的右側,也就是 d 行星即將從恆星圓面上走出去的時候。有趣的是,實際觀測到的亮度曲線可以幫助我們得到 d 行星的質量。參考文獻:
[1] Hirano et al., 2012, ApJ, 759, L36 Planet-Planet Eclipse and the Rossiter-McLaughlin Effect of a Multiple Transitin
[2] Masuda et al., 2013, ApJ, 778, 185 Characterization of the KOI-94 System with Transit Timing Variation Analysis: Im
[3] Masuda et al., 2014, ApJ, 793, 67 Erratum: "Characterization of the KOI-94 System with Transit Timing Variation An
發現NASA做的一個好玩的網站,360度無死角互動式觀察系外行星:
Exoplanets Exploration: Strange New Worlds
裡面的幾顆沒有樓上的那麼奇異不過也能算是有趣了。
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居然發現了一個小彩蛋——dead star...
從小我就覺得,日出日落的景色最動人。
那時的太陽不灼人,瀰漫的光把層層疊疊的雲染出不同的顏色。每當看見如此場景,都不禁感慨這個藍星上有生命,真是個美妙的奇蹟。
在異星上看日出日落,又會是種怎樣的體驗?是否會有紫色的藍色的太陽,雙星甚至三星日落會不會更動人,在哪些奇異的星球上能看到地球人難以想像的日落東升?
先說個太陽系內的離我們很近的星球,火星。
在火星上,日落是藍色。
火星上一天的時間跟地球類似,24 小時 39 分鐘。所以若未來人類在那裡建立基地,宇航員看到日出日落的節律幾乎和在地球上是一樣的。但古怪的光依然會透出古怪的外星氣息,灰藍色的暈染讓人覺得落寞。
兩個世界,一個太陽。左圖 / Damia Bouic,右圖 / NASA
太陽系外的 HD 209458b 是個氣態星球,與恆星的距離非常近,是個極其熾熱的世界。
天文學家曾用哈勃太空望遠鏡來尋找穿透它外層的星光,這些星光仍然能夠被看到,但是卻缺失了一部分特定的波長,它們是被鈉吸收的。
這說明 HD 209458b 極可能是一顆大氣中充滿鈉的星球,最直接的影響是,在這顆星球上看到的日落會是這樣的:
HD 209458b 上的落日。圖 / Frédéric Pont http://Exoclimes.com
在 HD 209458b 上,日落前的「太陽」會逐漸從藍色過渡成綠色。這都不是地球上的日落會呈現出來的樣子。同時因為這是個氣態行星,沒有陸地,沒有遮擋的山川,也沒有人可以站在地面上觀看日落。
所以在英國埃克塞特大學的行星科學家 Frédéric Pont 的模型里,觀察者的位置設定在一個漂浮的大氣空間站上。
擁有雙星日落美景的 Kepler-16b。
夕陽里,天行者盧克在自己的外星故鄉,一個叫「塔圖因」的星球上,凝望著雙日落下。
《星球大戰》電影截圖
這是《星球大戰 4:新希望》的經典場景,虛構的塔圖因星球的天空中擁有兩顆太陽。
後來,美國宇航局開普勒空間望遠鏡真的發現了一個圍繞兩顆太陽運行的行星。這顆行星名為 Kepler-16b,土星般大小,離地球大約 200 光年。
它不是一顆宜居星球,但那裡天空中有兩個永不分離的太陽,每到傍晚都會依次落入地平線。
為了紀念開普勒望遠鏡觀測到大量可能宜居的地外行星,NASA 噴氣推進實驗室(JPL)發布了一組生活在外星球的海報。這是為 Kepler-16b 製作的雙星海報。
因為天空中的兩個太陽有著不同的角度,如果你站立在這顆星球上,會有兩個影子。
科學家 Laurance Doyle 介紹到,兩個太陽中大一點的是橘紅色,小一點的是「非常紅的」紅色。
藝術家想像中的 Kepler-16b 雙星日落,圖 / NASA
雙星很美,三星可能象徵毀滅,那麼,在擁有四星的 PH1 是種怎樣的存在?
在我們的宇宙中,雙星系統並沒有那麼罕見。雖然在此之前發現的上千顆系外行星中,只有 6 顆是環繞雙星系統運行的。
而 PH1 是人類首次發現有兩個雙星系統的行星,它們之間相距約 1000 個天文單位。兩個雙星系統,意味著四個太陽。
來自藝術家 Haven Giguere 的模擬圖,在 PH1 的軌道上可以俯瞰腳下巨大的氣體行星。遠處一個雙星系統照亮了行星表面,更遠處的另一個雙星系統此時光線微弱。
PH1 行星位於天鵝座內,它是一顆氣態行星(當然,被四個太陽照耀),體積比冥王星還要大,半徑是地球的 6 倍,距離我們有 5000 光年那麼遠。
至於這四顆恆星為什麼還沒有把 PH1 撕裂,還是一個謎。
畫家筆下的 HD 188753 Ab 的虛構衛星上的三重日落
你也想成為一顆奇妙異星的發現者?
值得一提的是,PH1 的發現者是兩位行星獵人, Kian Jek 和 Robert Gagliano,他們就像你我一樣,是非科學領域專業的普羅大眾。
第九季的《生活大爆炸》里有個情節,某個無聊的日子 Rajesh 帶著 Sheldon 做行星獵人,Sheldon 憑藉他奇妙的圖形思維能力第一時間發現了一顆新行星,並以他女友 Amy 的名字命名(補償 Raj 的代價是,SA 以後的每一個孩子都要叫 Rajesh,包括女兒)。
名字不是重點!重點是,這個讓平凡人也能參與尋找太陽系外行星的計劃真實存在。
「行星獵人計劃」由耶魯大學、牛津大學和芝加哥阿德勒天文館合作推出。讓普通人加入分析 NASA 開普勒太空望遠鏡的資料,肉眼尋找太陽系外行星。
開普勒天文望遠鏡會連續四年觀測某個恆星域的亮度,一旦亮度發生微小的變化,就意味著可能有行星運行到了恆星前方,暫時擋住了恆星的光芒。
行星獵人就是要在茫茫數據中,尋找那被擋住的星光。
「行星獵人」計劃官網 Planet Hunters
希望你能找到一顆有趣的新星球。
不好意思,我最近幾年關注點確實在相對論上,所以這篇文章是我幾年前寫的,在回答的時候,我由於著手寫自己在知乎的第一篇文章《宇宙時空觀和相對論》,所以也就是隨手答了一下,評論里有人提出我的認識已經不「與時俱進」了,此處留個坑,等我做完專題,回來更新,抱歉,
《再更》
現在已經計算出來的行星,幾乎都是熱木星,當然原因不是宇宙中熱木星比較多,
而是因為受限於我們觀測的手段,
什麼是熱木星呢,就是宇宙中普遍存在的距離恆星很近,但是質量很大(流體可能性也非常大)的行星,打個直觀的例子,
比如我們太陽系,以小行星帶為凍結線,
以外的星球都是氣體大型行星,
但是我們發現,別的星系。和我們太陽系不一樣,像木星這麼大的質量的行星,應該在凍結線以外
但是通過計算,發現這類質量很大的行星卻在類似水星的軌道,所以從這方面講,有可能我們太陽系是個很特殊的星系(單恆星也屬於少數)
這些發現,也極大的挑戰了目前主流科學認可的,最先由康德提出的,原始星雲假說
使得這個假說一直是假說
我相信大家可能對類地系外行星更有興趣。沒什麼呢?因為我們想尋找外星人!
首先我要糾正很多人的一個觀點,
我們盡最大努力尋找探索類地行星,
並不是我們認為只有類地行星才可能有生命
而是認為存在生命的可能性更大一點!
《關於系外類地行星,有時間我好好總結一下,再更新》
有人私信說對半人馬星座的2m1207b這個星很感興趣,我大概介紹下,光講一堆數據,可能不太直觀
首先它很大,有8個木星大,那麼木星有多大呢?太陽系中,所有行星質量加起來,可能不到木星一半
2m1207b離它的恆星2m1207很遠,大概41個au的距離
au是指地球距離太陽的平均距離,
41個au大概就是冥王星的軌道了,
也可以粗略的認為是到了柯依博帶
目前認為是流體星球的可能性非常大,
至於有沒有大氣層,有沒有磁場,有沒有衛星
天文學家也不知道呀!!
(我覺得應該有衛星,因為木星,土星,天王星,海王星都有大量的衛星)
《《《》《《《》《》》》《》》》
看了很多回答,怎麼說呢,我個人不太滿意,我覺得這個問題很有意義!
首先我覺得,需要解釋一下系外行星發現的歷史,然後再解釋一下系外行星發現的方法
然後你就會覺得,有趣的不是系外行星,而且我們的天文學和數學,
在1992年以前,我們人類只是認為肯定會有,只是系外行星太遠太暗,我們現有的技術無法觀測到
(怎麼樣,這個認識很耳熟吧,和我們現在對外星文明的認識有點相似)
直到1992年,我們確定室女座psr b1257+12(操蛋的恆星名字,手機碼了半天),確認它至少有4顆行星
因為有很多證據同時證明這個問題,所以這4個系外行星是首次被全世界範圍公認的!
那麼是如何發現系外行星的呢?
迄今為止,
只有半人馬星座2m1207b這個系外行星是通過直接攝影觀測到的,
因為它足夠大(八倍木星質量),而且離其恆星足夠遠(41au)
其他主要通過凌日法計算出來的!(很想詳細介紹一下凌日法,這是天文上很重要的一個方法,我們地球到太陽的精確距離,就是靠金星凌日法計算出來的,可惜我自己水平也不夠,只能大概講一下)
當行星凌日的時候,光會發生變化,我們地球上其實可以探測到這種變化的
我們可以計算出來行星大小,軌道之類
但是這種方法有一個致命缺陷,
只能發現巨大且比較接近恆星的行星
太小的話,變化不明顯,太遠的話,凌日周期太長(幾百年凌日一次,我們愚蠢的人類壽命太短)
還有一種徑向測量法
徑向測量法很多時候,是需要凌日法來輔助測量行星
至於像地球這麼大的行星怎麼觀察到的呢
用的是一種叫做重力微透鏡的方法,
這個方法的理論基礎是廣義相對論,簡單來理解
(但是這個概率非常小,比中500萬還小,所以,現在發現和地球大小差不多的行星特別少,不是因為宇宙中少,而是我們觀察方法的局限性)
幾個恆星的某一時刻的位置,剛好符合就是重力透鏡位置的要求,可以形成類似望遠鏡的那種角度,就會有光線被曲折的
如果這其中有和地球差不多大小的行星剛好運動過來,這個曲折會有變化
通過這個變化可以計算出和地球差不多大小的行星
先寫這麼多,看大家反應吧,萬一寫那麼多,沒人看,心會很累的!看看這個鮮為人知的一個星雲
我最愛的奇葩星雲——太空泡泡:行星狀星雲散發著柔和光芒,它是行星的將死之軀。位於智利的甚大望遠鏡(Very Large Telescope )捕捉到了這個星雲,大家親切地稱它為「南貓頭鷹星雲」。
每一個我不能去到的星星,與我而言都是有趣且神奇的。我非常理解艾隆馬斯克,如果能夠讓我去到一個外星球,死在那裡是非常值得的。
那美剋星。
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