举个栗子:有更多的“地球”吗?

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虽然美国航宇局(NASA)已经宣布代号为“开普勒”的天文卫星处于半退休状态,但对它所收集的大量数据还在分析之中。“开普勒”研究团队的天文学家们正聚集起来探讨这些结果。11月5日,他们召开了一个新闻发布会公布了最新的发现:“开普勒”又新发现了833个候选的系外行星。截至目前,它发现的潜在系外行星总数已经超过3500颗,已经复查的候选目标中,有90%是真实存在的行星;此外,处于宜居带的行星数量已经超过了100颗。

与此同时,《美国国家科学院院刊》发表了一篇来自美国加州大学伯克利分校的研究团队的文章,这篇论文显示,超过20%的类日恒星至少拥有一颗半径小于2倍地球半径的行星,“开普勒”所发现的行星中,有10颗其表面接受恒星光照的能量与地球表面的情况类似。

现况更新

从地球上看去,当行星恰好从它的中心恒星前面经过时,我们可以发现该恒星的亮度出现有规律的微弱改变,“开普勒”能探测到这种改变,从而使我们觉察到行星的存在。研究人员可以通过研究光变规律,估算行星的轨道,推测它的属性,例如,它是像地球那样的小小的岩石星球,还是像海王星那样的由液体和冰组成的巨行星。轨道周期可以告诉我们它离母恒星有多远,然后可以确定它所接收光照能量的多少,这也可以表明它的轨道是否像地球一样处在宜居带内,以及其表面是否有液态水存在。

“开普勒”的数据是通过所谓“标准数据管道”( standard analysis pipeline)进行处理的,天文学家借此对反复出现的行星掩食现象进行系统搜寻,通过对总计34个月的观测数据进行上述分析,候选行星的数量已经增加到超过3500颗。更大的行星更容易发现,因为它们能阻挡更多的光线,不过依然有600多颗尺寸和地球差不多或更小的类地行星被发现,这其中位于宜居带的有104颗。

当然,不是每一个外太阳系都会有一颗行星恰好从母恒星到地球之间的视线穿过,这意味着“开普勒”只能探测到其中的一小部分。假设行星的轨道平面是随机分布的,“开普勒”团队的天文学家用统计方法估算出70%的主序星会有至少一颗行星环绕,此外,一半数量的M矮星(一种小而常见的恒星)可能会有一颗位于宜居带的行星。

寻找新“地球”

上述成果是通过标准数据分析管道取得的,但它不能令人满意,于是加州大学伯克利分校一个名叫埃里克·佩蒂古拉(Erik Petigura)的研究生自己写了独立的分析管道,并下载了“开普勒”的观测数据进行分析,他重点分析了“开普勒”所观测到的42000颗类日恒星,软件筛出了16000个潜在的掩食事件,接下来伯克利分校的研究团队要检验这些发现。

他们花了很多天时间来研究那16000条亮度曲线,最终在研究数据中发现了603颗值得研究的行星。然后,他们像“开普勒”团队一样,用统计方法估算了那些轨道平面和母恒星到地球的视线不重合的行星数量。他们还发现某些恒星的亮度变化很剧烈,根本无法检测其行星掩星事件。

当这一切研究都做过之后,他们得出了结论:大约20%的类日恒星会有一颗半径为地球2倍或更小的行星,更直白的说,这20%的类日恒星将拥有一颗很小的由岩石组成的行星,就像地球和金星那样。他们还确定,有10颗行星其表面所接收的光能是地球表面接收光能的1至4倍。

新分析还没有找到一颗位于类日恒星宜居带的行星,因为它们绕母恒星的轨道很长,这意味着在“开普勒”所观测到数据中,此类行星过境次数很少,因此它们的信号很难被捕捉。然而,像地球大小的行星在轨道分布上相当接近母恒星,作者们希望它们可能会延伸到宜居带内。

综合了上述数字,他们估计在距离太阳约12光年的某个地方会存在一颗拥有地球尺寸的行星的类日恒星。现在的问题是,我们如何找到它。

(作者:飞蠓)

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