刚刚发现七颗地球大小的行星围绕着附近的一颗恒星运行

刚刚发现七颗地球大小的行星围绕着附近的一颗恒星运行

行星猎人一直在寻找与地球相似的行星——岩石行星,它们的温度不会太高,也不会太低,因此液态水无法在表面流动。现在,科学家们终于找到了宝藏,发现了七颗地球大小的系外行星,它们围绕着一颗距离我们仅 39 光年的恒星运行。

这颗名为 TRAPPIST-1 的恒星原本被认为是三颗系外行星的家园。但在各种天文台的帮助下,包括凌日行星和行星小望远镜(又名 TRAPPIST,该恒星的名字由此而来)、智利甚大望远镜和美国宇航局的斯皮策太空望远镜,研究人员在该系统中发现了另外四颗行星。这些行星是在从恒星前方经过时被发现的,从地球的角度来看,它们遮挡了恒星的部分光线。

“这是我们第一次在单一系统中发现如此多地球大小的行星,”这项研究的共同作者埃马纽埃尔·杰欣 (Emmanual Jehin) 说,这项研究今天发表在《自然》杂志上。

TRAPPIST-1 的五颗行星大小与地球相当,另外两颗比地球略小。它们的密度表明其中六颗系外行星由岩石构成;第七颗也是最远的一颗可能是一颗冰世界。

距离恒星最近的三颗系外行星被认为太热,无法容纳太多地表水,而第七颗行星可能太冷。然而,第四、第五和第六颗行星的温度可能恰到好处;如果它们有类似地球的大气层,它们可能会有海洋、湖泊和河流。而哪里有水,哪里就有可能存在我们所知的生命。

艺术家描绘的 TRAPPIST-1 行星可能的样子。然而,科学家目前只能估算行星的大小、质量和与恒星的距离,因此很难说它们的表面可能是什么样子。NASA/JPL-Caltech

红矮星周围有生命吗?

其中六颗行星的轨道非常接近其恒星,因此它们的“一年”持续时间为两周或更短。不过,这是可以理解的,因为 TRAPPIST-1 是一颗被称为红矮星的小而暗的恒星,因此行星不会像在我们自己的太阳系中那样被灼烧。

“这是一个非常小、非常紧凑的系统,”杰欣说。“七颗行星都位于水星轨道内。”

重力可能会对这个微型太阳系中的行星产生奇怪的影响。由于行星挤得如此之近,每颗行星都会在重力作用下拖拽其邻近行星,这可能会扭曲其核心并产生热量——这一过程称为潮汐加热,木卫二和土卫二等冰世界正是通过这一过程形成了液态内海。

但潮汐锁定可能是 TRAPPIST-1 的一个问题。与地球的卫星一样,这些行星可能总是以同一面朝向恒星,导致其一面热,一面冷。这可能会使这些行星不太适合生命生存。

另一个潜在问题是,天体物理学家怀疑年轻的红矮星非常动荡,经常向太空喷射恒星物质。这些太阳耀斑可能会辐射附近的系外行星——烧毁它们的大气层,消除水源,并摧毁生命存在的机会。

然而,杰欣表示,还需要对红矮星的行为进行更多研究。研究小组认为,这些行星可能形成于距离恒星较远的地方,然后迁移到更近的地方,这可能使它们免受恒星年轻时任何叛逆活动的影响。

此外,杰欣说,“与其他非常小的恒星相比,这颗恒星极其安静。例如,与比邻星相比,它非常平静……如果我们乐观一点,至少有五颗行星——可能不是第一颗,也可能不是最后一颗——但如果它们有大气层和适当的压力,至少有五颗行星表面可能存在液态水。”

一位艺术家想象 TRAPPIST-1f 的表面可能是什么样子。这是三颗围绕恒星宜居带运行的行星之一,宜居带的温度可能不太高,也不太低,液态水无法形成湖泊和海洋。NASA/JPL-Caltech

地球背后的生命

即使 TRAPPIST-1 行星最终被证明只不过是干燥、无空气、无法维持生命体的岩石,今天的发现对于寻找其他类地系外行星来说也是一个好兆头。

我们银河系中大约 85% 的恒星都是红矮星。因此,如果它们与 TRAPPIST-1 类似,那么它们可能包含大量地球大小的系外行星。

此外,天文学家伊格纳斯·斯内伦 (Ignas Snellen) 在《自然》杂志的一篇独立评论中指出,我们的望远镜探测到的每一颗凌日系外行星,可能都有 20 到 100 倍以上的行星不沿着地球和恒星之间的轨道绕其恒星运行。

换句话说,可能还有大量的行星是我们用最常见的行星搜寻设备无法看到的。

美国宇航局的凌日系外行星勘测卫星定于 2018 年发射,它应该有助于追踪更多这样的隐藏世界。它将研究天空中最亮的 20 万颗恒星,寻找表明系外行星正在穿过其恒星前方的明显阴影。

我们可能很快就能更多地了解 TRAPPIST-1 行星本身。詹姆斯·韦伯太空望远镜于 2018 年底发射后,我们可能能够分析这些系外行星的大气和气候,从而确定它们是否可能是生物的家园——或者至少是我们所知的生命的必要成分。

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