XXXVI:系外行星“名人堂”(下)
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XXXVI:系外行星“名人堂”(下)

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引言:处在宜居带内的系外行星已经发现了多少?对他们的了解又到了哪一步呢?


知识点I:第一个“超级地球”——Gliese 876 d

1998年6月23日,两个独立的研究小组通过视向速度法发现格利泽876(Gliese 876 b)有个行星(Glies 876 b),这也第一个围绕红矮星运行的系外行星。行星的质量大约是木星的2.3倍,仅为恒星的1/144。2001年4月4日, Gliese 876 c被发现,距离恒星仅0.13AU,质量比木星小30%,可能也是气态行星。2005年6月13日,第3个行星Gliese 876 d被发现,距离恒星只有0.02AU,质量约为地球6.8倍,直径约为地球的1.65倍。这是人们所认识到的第一个围绕主序星运行的“超级地球”。

超级地球——通常指质量为地球2-10倍的,或者直径为地球1.25-2倍的行星。有理论认为10倍地球质量可能是固态行星(又称岩石行星)和气态行星的分水岭。



知识点II:宜居带

宜居带是指恒星外可以允许液态水存在于行星表面的距离范围。1957年“太空医学之父”胡贝图斯·斯特拉格霍尔德(Hubertus Strughold)的专著《绿色星球与红色星球——关于火星生命可能性的生理学研究》中提出宜居范围的概念。 1959年,黃授书第一次阐述了“宜居带”的定义,后来他还提出不同类型的恒星应当具有不同的宜居带范围。1964年史蒂芬·道尔在《人类的宜居星球》一书中对宜居带进行了探讨,还猜测银河系内有6亿个宜居行星。1993年,詹姆斯·卡斯汀给出了比较详细模型描述“环恒星宜居带”或“星周宜居带”(circumstellar habitable zone)。近几年这个概念又有所发展,2000年,有几位科学家提出了“星系宜居带”的概念。2013年,还有科学家提出了“环行星宜居带”。



知识点III:第一个宜居带内的超级地球——Gliese 581 d

Gliese 581是一个红矮星,距离地球20.4光年,质量是太阳的0.31,直径是太阳的29%,表面温度是3480K。2005年8月发现了15.8倍地球质量的行星Gliese 581 b。2007年4月同时新发现了两个超级地球,Gliese 581 c和Gliese 581 d质量分别为地球的5.5倍和7倍,其中d位于0.22AU处,公转周期66.9天,恰巧位于宜居带内。这个位置上Gliese 581 d所能获得的热量是地球的30%,比火星还要少。但是由于其质量和体积较大,有可能拥有大气且存在温室效应,如果真是这样,表面有存在较大面积海洋的可能性的。2010年在d的内侧又发现了Gliese581 g(2015年确认),质量为地球的2.2倍,距离恒星0.13AU,公转周期32天,与Gliese581 d刚好构成1:2共振,也在宜居带内。



知识点IV:第一个“类地行星”

候选者1Gliese 581 e2009421日发现,质量>地球1.7倍,距离恒星0.03AU,由于是用视向速度法发现的,直径并不清楚。

候选者2Kepler-9d,2011年1月1日发现,1.64倍地球直径,由于是通过凌星法发现的,所以质量并不确定。

候选者3Kepler-70c,2011年12月22日宣布,0.655倍地球质量,0.867倍地球直径。

候选者4Kepler-42b2012111日宣布,0.78倍地球直径,质量<2.7个地球。

候选者5Kepler-42c2012111日宣布,0.73倍地球直径,质量<2个地球。

候选者6Kepler-42d2012111日宣布,0.57倍地球直径,质量<0.9个地球。

候选者7Kepler-20e20111220日宣布,0.868倍地球直径,质量为地球的0.4-1.6倍。

候选者8Kepler-20f20111220日宣布,的直径是地球的1.034倍,质量是地球的0.66-3.04倍。


知识点V:第一个宜居带内的类地行星——Kepler-186f

2014年417日发现,直径约地球的1.17倍,质量是地球的1.4倍,距离恒星约0.43AU,是当时最接近地球大小的系外行星。Kepler-186是太阳一半大小的红矮星,Kepler-186f正好处在宜居带内偏外侧,如果没有大气的话,表面温度可能在-85℃,如果考虑有大气且具有一定的温室效应的话,温度可能与火星相当甚至更高。SETI计划对Kepler-186f非常关注,对其持续监听了1个月,并无收到任何异常信号。

目前通过各种方法已经发现了30多个宜居带内的类地行星。 




知识点VI:第一个类太阳+类地行星组合——Kepler-452b

2015年723日,Kepler-452b被发现,引起了巨大的轰动。Kepler-452是一个G2V型恒星,表面温度5800K,直径比太阳大11%,质量只比太阳大4%,年龄约60亿年,与太阳极为相似。Kepler-452b的直径是地球的1.5倍,质量是地球的5倍,是典型的“超级地球”,距离恒星约1.046AU,公转周期384.8天左右,与地球极为相似,与日地位置关系极为相似。这是在太阳系外第一次发现这样的组合,也是唯一一个。同样进行了无线电监听。从20157月开始SETIKepler-452b扫描了20亿个频道,也没得到任何可疑信号。



知识点VII:距离最近的系外行星——比邻星b(2016年8月26日宣布)。


知识点VIII:规模最大的系外恒星系统——Kepler-90(2017年12月15日宣布),有8个行星,与太阳系规模相同,可能有6个固态行星,2个气态行星,但都挤在1AU内。


知识点IX:拥有最多类地行星的系统——TRAPPIST-1(2017年2月23日宣布)。它拥有7个类地行星,其中3个位于宜居带内。

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