這個星球不太冷:40光年外發現類似地球的行星

按照回復建議,修正了對主星的描述。這顆主星應該被歸類為「超冷矮星」,這類矮星表面溫度低於2700開爾文,質量都非常小。褐矮星是超冷矮星的一個子類,質量在15-75倍木星質量之間。

人類的第二家園存在於何處?從人類自身經驗出發,科學家們最先想到的是類似太陽的恆星。太陽的質量是地球的三十萬倍,表面溫度超過5000攝氏度,可以給1.5億公里外的地球提供足夠的光和熱。然而今天發表在nature上的新發現告訴我們,更多的地外家園也許存在於更為涼快的地方,而它們的國王可以是超冷矮星(溫度低於2700開爾文)。

這個製造新聞的地外國度被稱作Trappist-1,距離我們的世界僅有區區40光年的距離。Trappist意為The TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope,即「搜尋地外行星掩食事件的小望遠鏡」 。掩食法是搜尋地外行星的常見手段之一,開普勒望遠鏡就是用這樣的方法找到了眾多地外世界。本次新聞主角卻不是一顆恆星,而是一顆超冷矮星。這類天體表面溫度低於2700開爾文。這個分類里包含極地質量的恆星和褐矮星。這些的天體質量太小,自身的引力不足以引發核心處的氫元素核聚變。也就是它們永遠無法走上一顆正常恆星的演化之路。但超冷矮星並不是行星,它們仍然比一般行星發出更多的光和熱,使得在它周圍的一小塊區域溫度適宜。

掩食法:當地外行星運動到主星和觀測者之間,由於地外行星對主星星光的遮擋,觀測者會看到主星的亮度稍稍的變暗。研究主星光變曲線,觀測者可以確定地外行星的軌道,星球半徑等參數。圖片來自wikipedia.

事實上,理論預言超冷矮星可能擁有比普通恆星更多的類地行星。有趣的是,部分地外行星可能存在於距離主星很近的地方,這些地方的溫度可能合適液態水存在。

Trappist研究組研究的這顆超冷矮星只有太陽質量的8%,半徑為太陽的12%。在這顆矮星周圍發現了3顆地外行星,編號Trappist-1b,1c,和1d。這三顆行星距離主星的距離只有日地距離的十分之一左右。但三顆行星都具有幾乎和地球相同的質量。1b和1c的公轉周期為1.5天和2.4天。第三顆行星距離主星略遠,軌道周期可能在4天到75天之間。科學家們對發現感到很興奮,因為這些地外行星離我們很近,在2018年JWST望遠鏡升入空間後,他們將可能第一次探測到一顆類似地球大小的行星上大氣的組成。

以上數據圖片來自Trappist.one網站

40光年的距離也是這次發現一個令人興奮的數據。在目前談論地外智慧生命也許太過超前,但考慮到Trappist項目只是SPECULOOS(Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars)項目,一個更加強大的行星搜索項目,的原型計劃。在未來,也許我們真的能發現一個距離我們不太遠的地外智慧社會。在掌握核聚變發動機後,人類也許可以將飛船加速到0.1倍的光速。40光年仍然意味著一段不切實際的旅途。但是如果對面的世界也能夠利用電磁波,兩個世界也許就可以通過不間斷的廣播交流信息。這意味著進步還是危險?這個問題也許在不久的未來會顯得不那麼科幻了。

做出這次發現的主力望遠鏡屬於比利時,坐落於南美洲的歐洲南方天文台。它其實只是一個非常小的反射望遠鏡,口徑只有60厘米,可能大小和很多中學天文學社的望遠鏡類似。但是這個小望遠鏡可以以1.2分鐘一次的頻率高時間解析度的跟蹤Trappist-1的亮度變化,測量精度達到1%。經過總共60多個晚上的觀測,這個小望遠鏡圓滿的完成了任務。這個望遠鏡只是一台原型機,未來的研究將由建造中的SPECULOOS(Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars)計劃承接,後者4台一米的反射望遠鏡構成。

Trappist-1b的掩食事件。橫軸是事件,單位為天,以掩食最深時間為0點。縱軸是主星的光度變化,讀者可以清楚的看到每次行星掩食造成的主星光度變化。Guilon et al. 2016

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