系外行星出家譜啦：巨行星、迷你海王星和類地行星各佔一支

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概述：最近，天文學家為系外行星畫出了一個簡單家譜，內容大致是這樣的：行星是由被稱為原行星盤（proto planetary disk）的氣體和塵埃組成的旋轉盤產生的。這個原行星盤產生了像木星這樣的氣態巨行星，以及體積小一些的行星，而這些較小的行星則又可以被乾淨地劃分成兩個尺寸組：類地岩石行星和超級地球一組，另一組就是氣態迷你海王星。

圖片：系外行星家譜，上方圓盤就是原行星盤，左下是超級地球，中下是迷你海王星，右側是巨行星。 image credit: NASA/Ames Research Center/JPL-Caltech/Tim Pyle

接下來是詳細解讀，不要走開哦~

工欲善其事，必先利其器。探索系外行星要從「外行星獵人」（Exoplanet Hunter）——開普勒太空望遠鏡說起。

美國宇航局的開普勒太空望遠鏡是一顆專門致力於尋找太陽系外行星的空間望遠鏡，尤其是那些位於宜居帶的地球大小的系外行星（exoplanets）。

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花費了6億美元的開普勒從2009年發射升空以來，已經識別和確認了2335顆系外行星，因此它獲得了外行星獵人的美稱。

最初上線的開普勒一直凝視著天鵝座（Cygnus）的一個固定區域，持續地監測10萬顆主序星，以尋找系外行星。搜尋的方式是觀察恆星亮度變暗的情況，因為當行星從母恆星前經過時會遮擋住一些光線。

圖片：開普勒望遠鏡（左）瞄準天鵝座的一個區域（右），持續觀測。

　　Credit: NASA/JPL

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在外行星狩獵的早期，天文學家主要尋找體積巨大的氣態巨行星，其尺寸一般都大於或等於木星，潛伏在母恆星附近。隨著開普勒的加入，天文學家發現了越來越多的超級地球。

2014年2月，情況發生了重要變化，天文學家開創了一種稱為「多重性驗證」的新技術，適用於多行星系統。通過這種技術，研究團隊在一次發布中公布了已確認的715顆系外行星。

開普勒望遠鏡也是專門尋找那些靠近母恆星的行星，因此它所發現的大部分行星與母恆星的距離比水星與太陽之間的距離還要小。在這些近距離的行星中，通過開普勒望遠鏡的精度測量的大部分外行星的尺寸，都介於地球和海王星之間。但是，在太陽系內，並不存在大小居於地球和海王星之間的行星。

最近，天文學家通過凱克天文台（W. M.nKeck Observatory）觀測了開普勒視野中的1305顆恆星，並以極高的精確度確定了圍繞這些恆星的2025顆行星的半徑。通過凱克天文台獲得的新數據，天文學家可以用和過去相比4倍多的精密度，測量開普勒捕捉到的行星的體積。換句話說，開普勒擅長數量上的搜索，而凱克天文台的觀測精密度更高。

當他們檢查了凱克獲得的行星大小的分布後，驚喜出現了！在類地的岩石行星和迷你海王星之間，存在一個顯著的缺口。

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產生這個體積缺口的原因目前尚不清楚，不過研究團隊提出了兩種可能性的解釋。

第一種解釋，是基於大自然喜歡製造出大量地球大小行星的理念。其中的一些行星，由於某些並不能完全理解的原因，終止了繼續獲取足夠氣體的過程，因而不能成為氣態的迷你海王星。

第二種解釋，與行星失去氣體有關。假設一個行星恰巧多獲取了一些氣體，使其體積居於超級地球和迷你海王星之間，但來自母恆星的大量輻射會燃燒掉那一部分多出來的氣體.

因此，基於這些觀測數據，天文學家已經可以像生物學家為物種分類一樣，對系外行星進行簡單分類了。對他們來說，找出兩個不同的外行星群就像發現一個家譜的不同分支。

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這個外行星的家譜大致是這樣的：行星是由被稱為原行星盤（protonplanetary disk）的氣體和塵埃組成的旋轉盤產生的。這個原行星盤產生了像木星這樣的氣態巨行星，以及體積小一些的行星，而這些較小的行星則又可以被乾淨地劃分成兩個尺寸組：類地岩石行星和超級地球一組，另一組就是氣態迷你海王星。