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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

外星行星(2016 年 9—10 月)  

2016-11-04 10:26:47|  分类: 外星行星 |  标签: |举报 |字号 订阅

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比邻星旁真有邻居?2016 9 2 日上海科技报)

探寻“下一个地球”的新方法2016 9 18 日科技日报)

前往最近类地行星的两种技术2016 9 18 日科技日报)

恒星辐射让“热木星”膨胀2016 9 28 日中国科学报)

科学家试图探索最近类地行星2016 10 3 日参考消息)

研究认为比邻星 b 或有液态水支持生命(2016 10 10 日参考消息)

科学家发现罕见三星盘联星系统2016 10 13 日中国科学报)

几十颗“宜居行星”候选者现身(2016 10 25 日科技日报)

“开普勒”在红矮星附近发现大量行星(2016 10 26 日中国科学报)

天文迷发现系外行星形成热区(2016 10 26 日中国科学报)

 

 

 


上海科技报 2016 9 2

比邻星旁真有邻居?

晨风

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

电影《星际穿越》中,宇航员们寻找新的宜居行星

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

凌日法可以帮助测算行星的大小

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

红矮星往往活动非常剧烈

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

强大的磁场对于生命的生存至关重要

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

詹姆斯·韦伯空间望远镜将于2018年升空

 

据英国广播公司(BBC)网站报道,天文学家们最近宣布:他们在距离太阳系最近的恒星——半人马座比邻星周围发现一颗小型系外行星。但天文学家们究竟是如何知道这颗行星是否存在宜居条件的呢?

在科幻电影《星际穿越》中,宇航员们离开垂死的地球前往宇宙深处,寻找能够让人类栖身的宜居星球。然而宇航员们考察的根据估算证明有宜居环境的行星,事实上环境很差甚至就是地狱,根本无法让人类在此生存。当然克里斯托弗·诺兰(Christopher Nolan)导演的这部影片属于科幻类别,但它的确道出了从事系外行星研究的科学家们在研究宜居环境是否存在时所考虑的诸多因素。

系外行星意思是指位于太阳系以外的行星,它们通常会围绕另外一颗恒星公转。寻找可能拥有适宜生命生存环境的另一颗星球将帮助我们回答一个长久以来我们一直想要知道答案的问题:我们在宇宙中是孤独的吗?但是,当天文学家们对媒体表示某个系外行星拥有“潜在宜居”的环境,他究竟说的是什么意思呢?

“潜在宜居”的两大原则

波多黎各大学的阿贝尔·门德斯(Abel Méndez)教授表示:“我们提到‘潜在宜居’行星时,表示这颗行星拥有某些存在宜居环境所必须的特征。”

当然这只不过是一种最基本的陈述,但是有两个方面是我们在谈论行星宜居性话题时必然会涉及的。首先,这颗行星的大小是否在与地球相接近的范围内;第二,这颗行星是否位于所谓宜居带范围内。

行星位于宜居带范围内是非常重要的。如果距离恒星太远,那么行星表面的温度很容易过低,导致水体结冰,无法以液态水形式存在;而如果反之,距离恒星太近,则行星表面的水体容易被蒸发殆尽。但请记住,这些都只不过是基本的准则,要想真正判定一颗遥远的系外行星上是否存在适宜生命生存的环境,我们还需要考虑更多的参数,当然其中有一些参数由于我们当前的技术条件限制是难以获得的,因此在这里也无法展开讨论。

仅举一例,正如英国华威大学的系外行星专家唐·波拉克(Don Pollacco)教授所言的那样:“当我们观察是什么因素赋予了地球宜居环境时,类似地球磁场这样的一些因素就会显得十分重要。但我们目前完全没有办法去测量一颗系外行星的磁场强度,因此我们只能选择忽略这一点。”

但其他一些因素同样非常重要,而且是可以进行探讨的。首先,我们目前所知绝大部分“潜在宜居”行星都围绕红矮星运行。红矮星是一类相比太阳质量更小、温度也更低、亮度更黯淡的小型恒星。

在银河系中,红矮星是数量最多的恒星类型,几乎占据整个银河系内全部恒星总数的75%以上。但之所以我们所知绝大部分的小质量系外行星都围绕红矮星运行,其原因很大程度上是一种统计学偏差——因为红矮星质量比较小,周边的小质量行星施加的引力摄动就能对其产生较为明显的影响,从而更容易被人们察觉。

径向速度与掩星方法

天文学家们主要通过两种手段开展系外行星的搜寻:第一种是径向速度法,或者简单的叫做“晃动法”。具体来说就是如前文中所言,精确测量可能存在的行星对其绕转的恒星所施加的引力影响。第二种方法叫做“凌星法”,其原理和我们观测水星凌日或金星凌日相似。当系外行星的运行轨道平面恰好与我们的观测视线方向一致时,行星会从恒星前方经过,遮挡一部分星光,从而导致这颗恒星的亮度出现短暂下降。通过对这种亮度降低现象的仔细分析,我们可以推断出行星的存在。

一般而言,通过径向速度法,我们可以了解一颗系外行星的质量大小,而凌星法则能告诉我们这颗系外行星的直径有多大。很显然,在采用径向速度法时,恒星质量越小越容易探测到其周围的行星。而对于凌星法而言,相比大型恒星,较小的系外行星能够遮挡小型恒星更多的光芒,从而让地球上的观测者能够获得更加清晰的光变信号。如果恒星太大,而行星本身是地球大小的小型岩石行星,那么它经过恒星面前所造成的光变信号将会非常弱,无法识别。

不过,由于红矮星本身的亮度比太阳更暗,行星必须距离更近才能接收到足够的光照以便保持合适温度范围,从而能够让水体保持液态。

但这一点反过来也方便科学家们进行系外行星的搜寻工作:行星距离恒星更近,它的公转周期也就越短,于是我们只需要相对较短的时间就可以收集到多个公转周期的数据,从而排除或确认相关信号的真实性。但与此同时,这一特点也会带来严重的负面作用——行星到恒星的距离越近,它受到的潮汐作用就越明显。这样就很有可能导致行星处于潮汐锁定状态,简单来说就是这颗行星的自转周期和它的公转周期会变得相同。一般来说,处于潮汐锁定状态下的行星将总是以其中一面面朝恒星。

潮汐锁定造成两级环境

月球就处于地球的潮汐锁定状态下,这也就是为何我们总是只能看到月亮同一面的原因。但和月球不同的是,对于被恒星潮汐锁定的行星来说,将会出现半个行星永远是白天,另外半个行星永远是黑夜的情况。

唐· 波拉克指出:“热量从一个半球传往另一个黑暗半球的唯一途径,要么是从行星内部传导过去,要么就依靠大气的流动——前提是它有大气层的话。有人猜想,如果这个行星一个半球是高温的,另一个半球是黑夜的,那么在这两个半球之间应该会存在一个温度适宜的区域。”他开玩笑说:“大概就像这样:往这边多走几步,你就被烤焦了,但如果往那边多走几步的话,你就被冻僵了。”关于潮汐锁定对于行星宜居性的影响有很多不同的观点。但相比质量较大的恒星,小质量恒星的活动更加剧烈且难以预测。

波拉克教授和来自华威大学、贝尔法斯特女王大学和丹麦奥胡斯大学的同事们紧密合作,对美国宇航局开普勒望远镜所发现的多个系外行星目标进行了细致研究。

他们发现其中的一颗恒星Kepler-438上发生了一次超级耀斑,这是恒星表面的一种剧烈活动现象,能够将大量高能带电粒子抛射进入太空中。科学家们认为这些猛烈的爆发将可能撕开附近行星的大气层并摧毁地面上的所有生命。

但波拉克对此也提到了另外一方面的考虑,他说:“在地球上,我们在岩石内部和最深的海底都发现有生命存在。如果你距离这样的强烈耀斑太近,你就会明白这些生命躲在这些地方的好处。在那样的环境下,你将不得不采取不同的进化方式。”

他说:“我们已经知道有一个行星系统上存在着生命,现在我们正将这一系统作为标杆。但我们此前曾经使用过类似的类推方法,却得到了出乎我们预料的结果。因此,当我们以地球上的生命为基础去进行推测时,就很有可能会犯错。”

乔·耶金斯(Jon Jenkins)博士参与了美国宇航局开普勒空间望远镜项目,他赞同这一观点并指出,当前有一个问题仍然还没有确切的答案,那就是生命究竟更加容易在哪一类型的行星系统中出现。是在围绕红矮星周围,还是在围绕类似太阳这样质量更大、也更为明亮的恒星周围?他表示:“在搜寻生命的旅程中,我们真的必须将每一块石头都翻过来,看看有什么东西会爬出来。”

阿贝尔·门德斯是波多黎各大学行星宜居实验室主任,他指出,此次发现的系外行星围绕比邻星运行,这是一颗红矮星,这一案例可以为我们检验各种不同理论提供机会。他说:“如果我们最终发现这样的环境是难以让生命在此生存的,那么这就意味着我们银河系内超过75%的恒星周围是难以出现适宜生命存在的环境的,这样的结论是非常有价值的。”

宇宙中的生命

然而,并非我们所有的潜在目标都围绕暗弱的小质量恒星运行。就在2015年,美国宇航局宣布开普勒空间望远镜发现了一颗比地球稍大的系外行星,这颗行星围绕运行的是一颗与太阳相似的恒星,并且这颗系外行星的公转周期也和我们的地球相当接近:385天。很多人认为这颗开普勒452b是迄今发现的和地球最相近的行星,但耶金斯博士指出,当时美国宇航局的研究组为了作出这项发现,开展了非常艰难的工作。

首先,他们必须排除来自那颗与太阳同一级别的恒星产生的“噪音”信号,结果显示其活跃程度比预想的高出了两倍。但同时研究人员们还必须与图像中的干扰信号作斗争,这些干扰信号是由望远镜本身的主要设备在特定的飞船热环境下所产生的。

尽管目前要想找到运行在宜居带内,且围绕类太阳恒星运行的系外行星仍然是非常困难的,但在不久的将来,天文学家们将能够对大量此类系统开展研究。之所以有这样的自信,是基于未来十年内全球即将要投入运行或者发射升空的地基或天基的大型先进望远镜设备。其中包括欧洲的柏拉图望远镜(PLATO)、美国宇航局的詹姆斯·韦伯空间望远镜以及设在智利境内的欧洲极大望远镜(E-ELT)。

寻找系外行星上的生命迹象,还可以探测这些遥远行星大气中的气体成分,这被阿贝尔·门德斯称作是“伟大的下一步”。他表示,这一进展或许将让我们 “不仅能够判断某颗系外行星是否宜居,还能告诉我们这颗行星上目前是否已经存在生命。”门德斯教授认为,在那些位于宜居带内的系外行星大气中检测氧气或者甲烷气体的存在将是提供这类证据的重要途径。但他也承认,如果真的检测到这样的气体,仍然还不足以确认系外行星上生命的发现,你还需要其他方面的证据支持。

不过,天文学家们都一致同意,有一种气体信号是可以作为生命存在的确凿证据的,那就是只能通过人工方式产生的气体,换句话说就是——大气污染物。波拉克教授承认这样的想法有些令人丧气,但他指出:如果一个星球的气体中出现了人工产生的大气污染物,那必定能够说明些什么——或许这颗星球中藏着一个技术社会。

的确,这样的想法有些让人沮丧——我们发现的首个地外生命证据或许是某个正在破坏自己居住环境的外星社会,而直接观测证据就是他们排放在自己星球大气中的污染气体。但不管如何,正如波拉克所言,这样的结果也毕竟有它正面的意义:“终于,我们找到了能够与之对话的同类。”

 


科技日报 2016 9 18

探寻“下一个地球”的新方法

本报记者张梦然 综合外电

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

SETI计划

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

核动力火箭(示意图)

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

摄星计划

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

开普勒望远镜

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

月球基地(示意图)

 

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

1992年,第一颗围绕恒星运转的系外行星被发现,自此人类开始大规模铺就行星搜索之路,积极确认着地球的“同类”。但那些系外行星,只要居住在几光年或者几十光年外就已经算是“近邻”了,大部分距离我们动辄几百上千光年远,这给人类的好奇心蒙上一层阴影。我们的“触角”显然够不到那么远,不过,我们的“视野”却可以。

现今,科技进步让人们掌控了多样化的观测手法,也使我们得以快速发现大量系外行星。脉冲星计时法、凌日法、重力微透镜法和径向速度法等手段已问世多年,传统而精确。

譬如,目前为止,确认行星最具有成效的径向速度法,就在今年向世人展示了其发现比邻星b的“稳准狠”——该发现源于比邻星有时会以每小时5公里的速度靠近地球,有时又以相同速度远离地球,天文学家由此推算出径向速度的重复周期为11.2天,并进一步分析出,造成这种结果的原因,可能是存在着一颗质量约为地球1.27倍的行星,从而让比邻星b露出了马脚。

但除了传统型算法外,还有不少新颖且有代表性的手段正在向系外行星招手,其中一些仍处于萌芽中,另一些已然为人们奉上硕果。

方法一:巨型望远镜“直接拍照”

安装在拉斯坎帕纳斯天文台的巨型麦哲伦望远镜,有着四块直径为27英尺的大型镜面,而它仅仅只是三台巨型望远镜中的一个。当整个观测系统在2020年投入使用时,其直径或将达到惊人的22米。不过,这还不足为奇,另一个项目小组已经在夏威夷建造直径30米的望远镜。当然,以上这些在直径39米、同样坐落在智利安第斯山脉的欧洲超大型望远镜面前,都不算个事。

日趋大型化的望远镜,毫无疑问增强了人们发现新行星的能力。我们将不仅通过高分辨率的近红外望远镜观测目标行星的大气成分,甚至有可能发现正在进化中的智慧生命。

这种“直接成像”手法原则上是观察系外行星的最重要方式,但该法要求行星的自身尺寸要足够巨大,与恒星的距离还不能近到被其光芒所掩盖——因此更是对技术的巨大挑战,非常不易实现。实际上,所有人类迄今已确认的太阳系外行星中,能直接确认其形态的少之又少,大部分都是间接推测出来的。

方法二:利用狭义相对论算法

这是系外行星探索“技术库”里增添的一个新手段。

从效果上来说,并没有任何方法比直接发射飞行器到太空中进行观测更好。但正如以色列特拉维夫大学和美国哈佛大学的一个联合小组曾经做过的那样,新方法同样也可以让人们收获意外惊喜。借助由狭义相对论的规则发展而来的方法“BEER”,即通过观察行星围绕恒星运行时产生的“聚束效应(BE)、椭球形拉伸(E)以及行星反光(R)效应”来发现行星存在的方法,他们成功利用开普勒望远镜提供的数据,发现了一颗新的热木星。

这种方法也曾令开普勒太空望远镜获得了新生,因为其原理就是观测行星绕行过恒星正面时后者亮度发生的变化。依照“BEER”,美以联合小组观察到恒星“开普勒-76”亮度发生的细微变化,并判断是由一颗不可见的行星卫星运行经过时所导致,最终发现了行星“开普勒76-b”。

方法三:在月球基地瞭望远方

“坐地观天”可以使我们建造越来越巨型的望远镜,但缺点是大气会带来很多干扰,而这也正是轨道太空望远镜广受欢迎的原因。

其实,从太空中观测的方式有很多,除了直接在轨道放置太空望远镜,也有科学家建议在大气稀薄的月球上建立观测基地。当然,这意味着人类必须花费力气再次登陆月球,亲自用双手来完成相关建设工作。不过一旦付诸实施,我们所获得的回报将是更加深远与清晰的“视线”。

20163月,欧洲空间局毫不掩饰地宣布了自己想建立月球永久基地的计划;今年8月,美国私人航天公司“月球捷运”表示,将独立开展登月活动——这也是商业实体首次获准前往外太空目的地,他们打算开通到月球的货物“快递”业务,在月球上开采水和其他资源,并将这些资源转化为燃料出售给太空探险者。可见,尽管NASA官方任务表里“重返月球”计划被遗弃,但不代表美国人就要放弃未来的月球基地。而这一基地一旦落月生根,更深远的太空探索指日可待。

方法四:遮蔽器帮助拍摄

在目前已知的系外行星中,绝大部分都是通过数学、物理等理论方法发现的,很少有直接观测到的成果,其根本原因在于,要从其绕行恒星散发出的强烈光芒中挑出行星的单独影像极为困难——目标行星距离我们过于遥远,其反射的光在被望远镜接收之前,就常被临近的恒星光芒所干扰。

麻省理工学院的研究人员决心克服这一难题,以提高可“直接看到”的行星比例。他们的方式是制作一扇能够置于望远镜镜头正前方、外形类似向日葵般的遮蔽装置,这种装置在太空中展开后,能够自动将自身的位置精确固定在太空望远镜与被观测的行星之间,当望远镜进行工作时,星光抑制器即可阻挡或过滤掉多余的、产生干扰的恒星光芒进入镜头,从而令行星反射的光更加明显和突出。

在它的帮助下,天文学家就可以操控望远镜拍摄到清晰程度前所未有的系外行星图像,进而研究它们中是否存在与我们类似的生命。简而言之,其原理很像人们在烈日下常用手搭凉棚的方式,来看清远方的事物。

方法五:光散射技术成就“激光梳”

这是一种可以帮助人们利用地基望远镜找寻新行星的工具,其秘密在于观察行星与所属恒星之间的引力作用。

“激光梳”实际算不上一种崭新的方法,这里所谓的“新”,其实是指当前的精准程度已远超过去。借助激光及其衍生的原子钟,天文学家们能够精确获得有关距离的数据。

随着光散射技术的成熟,“激光梳”逐渐成为精确测量多普勒效应的主要工具。它将光线散射,使用大型质谱仪进行分析。在地面望远镜越来越先进的前提下,人们已经能够用其找寻类似海王星的新行星。

方法六:抓住瞬息即逝的闪光

荷兰有一个肩负多项研究任务的无线电天文望远镜阵列,名为低频搜索与测距望远镜。其囊括的一个任务便是监测远地类木行星上发生的类似极光之类的闪光事件。通常情况下,这些持续时间极短、非常明亮的射电现象来自脉冲星,持续时间甚至小于千分之一秒,起源点距离银河系非常遥远。

虽然目前这种技术只能支持观测距离我们与木星一样远的气态行星,但科学家认为,它同样可以作为研究类似太阳系的恒星系统的手段之一。

方法七:尝试发现其他磁场

如果真的存在“下一个地球”,那么它一定有保护生命免受宇宙辐射伤害的手段。磁场就是其中之一,这有望成为人类发现新行星的方法。

关于行星磁场我们所知甚少。其实,除地球外,目前人类对其他行星的一切都只有零星的初步认知。不过,由于空间探测技术的发展,情况正在迅速改变。到目前为止,人类已对太阳系内的水星、金星、火星、木星和土星的磁场进行了空间探测。以此类推,通过寻找磁场遭遇恒星风时弓形激波间的相互作用,科学家们就有望找到地球的同类。

方法八:接收来自地外文明的信号

与以上办法相比,最后这种做法有些另类,因为它的前提是:坚信外星智慧生物存在。

20155月,俄罗斯天文学家称“俄罗斯科学院射电望远镜-600”(RATAN-600)探测到的波长为2.7厘米、波束宽度水平方向大约20弧度秒、垂直方向大约2弧度分的无线电信号,来源于武仙星座内HD164595恒星系,距地球大约95光年,这意味着那里可能存在外星文明。然而,今年8月底,美国科学家动用艾伦射电望远镜阵列,连续两天搜寻相关信号,却没有得到令人满意的结果——这一信号被无情地否定。

向俄罗斯天文学家“泼冷水”的,正是活跃在大众视野里的“搜索外星文明”(SETI)项目,该团队除了试图通过分析阿雷西博射电望远镜采集的无线电信号,搜寻证实外星智能生物存在的证据,还尝试给无线电编码并试图发送到太阳系外。这一做法究竟是聪慧还是愚蠢?似乎没有答案比知晓结果更令人安心。

 


科技日报 2016 9 18

前往最近类地行星的两种技术

本报记者张梦然 综合外电

向另一颗恒星派送宇宙飞船,从上个世纪五十年代起就萦绕在科学家的脑海中,几乎每十年就有一个新的研究建议出现。不过现在,我们有了一个十分实际的目标。

比邻星bProxima b),距太阳系仅4.2光年,质量约为地球的1.3倍,正位于宜居带,理论上允许液态水存在。这是近年出现的最有望成为未来家园的类地行星。作为“下一个地球”的候选者,近,几乎是压倒一切的胜利,比邻星b毫无疑问会成为星际航行锁定之目的地。

真空中光速299792458/秒,这是个定义上的值。现今,飞得最快的人造物体是美国航空航天局(NASA)的“新视野”号,速度仅是光速的1/18000。以当前的科学理论,如果提出飞船能够以百分之一的光速飞行,还是可以被接受的。4光年的距离在天文尺度上不值一提,但对我们来说仍难以逾越。

但“搜索外星文明”(SETI)项目天文学家杰夫·科林对《大众机械》杂志表示,星际航行其实“没那么牵强”,他们目前正与NASA开普勒任务团队合作,用他的话说“这一切都取决于政治和资金”。假设采取广泛的国际合作,我们尽可以大胆设想在有生之年看到人类去问候那位我们最紧密的邻居。

方式一:核动力推进

上世纪中,美国核科学家首次提出了核脉冲推进方法可用于星际间航行,当时基本想法是:在飞船被火箭等工具送入太空后,即可于高强度防护板后面以一定时间间隔引爆小型核爆炸装置,推动飞船加速前进。这一思路后来得到改进,演化出三种利用核能的方式:核反应堆的热能、来自反应堆的高能粒子以及核弹。尽管普遍认为,在所有星际航行的动力问题设想中,核脉冲推进是水平最低的,但也远超过了我们现在的技术水平。

与核裂变方式相比,核聚变方式推进飞船的威力要大得多了。按《星际航行概论》(钱学森著)中计算,核聚变火箭的喷射速度就能达到光速的6%。但核裂变发动机在核心制造方面没有太大困难,核聚变则不行——毕竟迄今我们在地面上还没有一个能量增益的聚变反应堆呢。

核聚变推动尽管听起来吓人,但其实这种动力方式也被假设可用于载人,只不过飞行中人员健康问题需要商榷。最重要的是,目前的聚变反应堆容器体积和重量都很惊人,想要用于星际航行,还是得在磁约束或惯性约束方面有所突破。

方式二:光子推进

这也许是我们快速到达比邻星系统的最佳选择,划算,技术可以说是现成的。

因此,就在发现比邻星b消息公布的第二天,1亿美元的“突破摄星”计划就宣布将自己的目标对准比邻星b

摄星计划始于今年4月,由科学家霍金与俄罗斯亿万富翁米尔纳联合启动。其设想利用传统火箭发射母体太空船,将数千个配备太阳帆的“纳米飞船”带往地球高空轨道,高能激光将在数分钟内将“纳米飞船”加速到20%的光速,驱动其飞向目标。

该计划一经公布就引起工程和技术上的广泛质疑,但项目发起者坚信其可行。摄星团队希望能在20年至30年内发射飞行器,飞越20年后抵达比邻星b,预计拍摄到照片时应为2060年,届时便可发现该星上是否存在海洋与生命。由于距离实在遥远,照片传回地球还需要4年多时间。

当然,即使未来证据表明比邻星b不支持生命存活,这个位于不远处的世界依然是人类天文探索事业中最重要的星球之一——我们用最保守方式的估计,在几百年里,利用机器人前往比邻星b,还是完全有可能的。

 


中国科学报 2016 9 28

恒星辐射让“热木星”膨胀

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

图片来源:NASA

 

本报讯 一项日前发表于预印本服务器arXiv的研究显示,人类首次发现了一颗多亏宿主恒星膨胀而扩大的“热木星”。该观测结果或能解决一场持续了15年的争论。

热木星是一类巨大的气态地外行星,运转轨道非常接近其宿主恒星。令人费解的是,热木星极其“蓬松”。“我们可以看到,这些行星的大小和恒星相仿,但质量和恒星相去甚远。”来自美国夏威夷大学的Sam Grunblatt介绍说。比如,HAT-P-1b的质量仅为木星的一半,但半径比后者大20%

过去十几年里,人们一直试图解释此类行星是如何生长得如此庞大的。目前提出的十几种不同情形可归为两大类:要么恒星的热量阻止了行星冷却和收缩,要么恒星以某种方式渗透进行星的内部深处,导致后者扩大。

为探究该问题,Grunblatt和同事分析了来自开普勒太空望远镜的数据。他们发现,一颗被命名为EPIC 211351816.01的行星比木星大1.3倍,并且距离红巨星足够远,以至于其只能在恒星向外膨胀后才会变大。

“当我们发现EPIC 211351816.01时,它正处于这样一个阶段,即它的半径正在扩大,因为过去几亿年里其宿主恒星的亮度在大幅增加。”来自加州大学圣克鲁兹分校的Jonathan Fortney介绍说。

来自普林斯顿大学的Adam Burrows认为,“我们无法仅从研究一个天体中得出强力有的结论。”不过,他表示,另一项最新研究表明,围绕较亮恒星运行的更古老行星往往比绕相对暗淡的恒星运行的较年轻行星稍大一些。两项研究强烈表明,仅恒星辐射便能让行星膨胀

(徐徐)

 


参考消息 2016 10 3

科学家试图探索最近类地行星

西班牙《国家报》网站101日报道今年8月,欧洲南方天文台(ESO)发现了距离太阳系最近的宜居行星。这颗行星围绕比邻星运行,与地球仅相距4.25光年。比邻星是颗矮星,从地球上无法用肉眼观测到,但它是距离太阳系最近的矮星。对新发现行星引力的初步测定显示,比邻星的质量与地球相近,而且其轨道可能处于宜居带内。

这一发现是一个巨大的飞跃,因为此前与地球最相似的星球是距离地球1400光年的开普勒-452b行星。现在,许多天文学家和工程师考虑的问题是,是否能到达这颗新发现的行星,并对那里有没有生命甚至智慧文明展开研究。

美国航空航天局艾姆斯研究中心前负责人皮特·沃登认为,问题的答案是肯定的,而且他正在研究针对这颗被命名为“比邻星b”的行星的首次太空任务。

根据沃登的计划,首个到达该行星的航天器将是一块指甲大小的芯片。这已足以对行星及其周边环境进行测量并把结果发回地球。

问题在于,现有技术并不能使航天器抵达该星球。

本周,沃登在墨西哥出席国际宇航大会时表示,要想利用常规火箭到达比邻星b,还缺少必要的燃料。

沃登的选择是把芯片安装到一个边长约2米的四方形航天器上,该航天器的驱动力将来自从地球上一处布满激光光源的基地发射出的激光。由沃登领导的这一项目得到了俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳的资助。

对沃登而言,巨大的疑问不是人类在宇宙中是否是孤单的,而是人类是否能去往存在智慧生命的地方。他领导的项目目前获得了1亿美元的拨款,并已使一个由30名专家组成的委员会开始工作。

沃登说:“在必要技术方面,我们现在的处境与研究引力波的科学家在3040年前所处的境况相同。”

沃登的团队将在5年内搞清是否能研发出制造航天器、激光发射器网络和芯片所需的新型材料;在15年内,花费5亿到10亿美元研发的首个样品就将制造完成。

沃登说:“这个航天器需要以每秒100公里的速度运动,这比当前任何一个航天器的运动速度都要快上10倍。”

在航天器研发完毕后,就要开启与各国政府的合作计划,以制造数百个这样的航天器。

沃登说:“我们的想法是制造一艘绕地球运行的母舰,它将发送数百个这样的航天器。”

该项目预计将在30年内完成,最终投入可达100亿欧元。

欧洲航天局天体物理学家贝尔纳·富万在谈到这一项目时表示:“成功到达另一颗行星是一个巨大的技术挑战,但该项目是实现这件事的唯一方式。”

关于比邻星b,依然存在着很大疑问。

富万说:“例如,现已发现那里的X射线和紫外线辐射比地球要强约1000倍。如果没有大气层的话,这对于生命存活将是一个极大的阻碍。”

富万认为,借助ESO的望远镜,当前的技术能确认是否存在这种保护性大气层。

 


参考消息 2016 10 10

研究认为比邻星 b 或有液态水支持生命

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

比邻星b的地表想象图(路透社)

 

英国《独立报》网站108日报道】题:科学家称新发现的比邻星 b 行星很可能支持生命

在科学家认为一颗新发现的行星上“很可能”含有生命形式之后,外星生命的发现可能离人类更近了一步。  

法国国家科学研究中心马赛天文物理实验室的一个团队认为,最早于今年8月被观察到的比邻星b行星上存在海洋,甚至有可能是一个表面完全被水覆盖的“海洋行星”。

这颗类地行星环绕人马座比邻星运行,后者是距离太阳最近的恒星。估计比邻星b的质量是地球质量的1.3倍,距离地球约4.22光年。比邻星b位于其恒星的“宜居带”内,这意味着它拥有支持生命所需要的表面温度范围。

科学家之前曾暗示,这颗行星有朝一日可能成为来自地球的机器人造访的第一颗系外行星。

研究人员在发表于《天体物理学杂志通讯》上的新论文中,描述了他们是如何计算该行星的尺寸及其表面的可能特性的。他们暗示,该行星可能被“一个200千米深的液态海洋”所覆盖。

比邻星b行星与其恒星之间的距离要比地球与太阳之间的距离小很多,但由于人马座比邻星是温度比太阳低很多的红矮星,它可能仍具有维持生命所需的足够温和的环境。

法国国家科学研究中心的这一团队称:“比邻星b所处的公转轨道将使它的表面可以拥有液态水,从而提出了其适宜生命居住的问题。”

研究人员是通过研究其环绕恒星的运动而发现比邻星b的。该行星的引力拉动使恒星出现轻微的移动,研究人员可以通过测量恒星发出的光来探测这种移动。

尚需进行更多研究来确定比邻星b的特性,以及它是否可能是地外生命的家园。

科学家称,尽管有存在水的可能性,但现阶段还无法证实。而前往该行星的航天飞行的前景仍遥不可及,目前的航天器需要用大约7万年时间才能到达比邻星b

 


中国科学报 2016 10 13

科学家发现罕见三星盘联星系统

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

图片来源:The ALMA observatoryALMA

 

本报讯 天文学家从未见过这样的情形:两颗恒星各自被包裹在一个形成行星的星盘中,第三个更大的星盘环绕着整个系统。这个被命名为IRS43的恒星系统位于距离地球400光年的地方。

宇宙中充满了被行星和形成行星的星盘围绕着的恒星。它还是很多联星系统的家园,其中每颗恒星有其自己的行星星盘——由气体和尘埃组成的旋转盘。尽管这样的情况比较罕见,但人们已经知道联星系统中的一些行星会围绕两颗恒星运转。

IRS43系统中,所有的3个星盘彼此之间均相互倾斜,使该系统在已观测到的宇宙中具有独特性,此项研究成员之一、丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波耳研究所Christian Brinch说。

IRS43中的两颗恒星都很年轻,约相当于太阳的年龄。每颗恒星的星盘都与太阳系的规模类似,可能正处于行星形成过程中。

这些行星不能直接观测到,因为它们在灰尘的掩盖下非常模糊,但是人们可以利用智利北部的阿塔卡马大毫米波/次毫米波阵列,跟踪它们形成的天域。

Brinch表示,更小的星盘是如何形成的尚不清楚。“三个星盘可以确定均形成于同样的物质。然而,两个小星盘是通过分隔大星盘形成的,还是由来自大星盘的物质飞向恒星形成的并不知晓。”他说。

“如果这些星盘在诞生时方向是偏离的,不在一条直线上,那么这种偏离可能是形成过程中发生的结果,如此一来我们会认为这样的系统非常普遍。然而,如果这种偏离是喷射而出的第三颗恒星造成的结果,那么类似这样的系统将非常罕见。”(晋楠)

 


科技日报 2016 10 25

几十颗“宜居行星”候选者现身

其中五颗确认处在所围绕红矮星的“宜居区”

科技日报北京1024日电 (记者房琳琳)据《自然》杂志近日报道,美国国家航空航天局(NASA)开普勒空间望远镜在最近的一次K2任务中,又发现了87颗绕红矮星的“宜居行星”候选者,其中有63颗小于海王星,还有几颗可能比地球还小,5颗已确认处在其所围绕红矮星的“宜居区”。

银河系中绝大多数的恒星比太阳更小、更冷,它们被称为红矮星。加州理工学院天文物理学家考特尼·德瑞兴说:“在30光年内的红矮星超过250颗”,因其比类日恒星散发的热量更少,所以它们的行星既不太靠近红矮星,也离得不太远,大概是太阳系中位于金星和火星轨道之间的区域。这类行星的运行速度也更快,其中一些绕恒星轨道只需要几个星期就能完成一周,开普勒观测仪器很容易检测到它们明暗交替带来的信号变化。

2013515日,开普勒空间望远镜由于反应轮故障,无法设定望远镜方向,因此被迫停止搜寻系外类地行星任务。2013818日,NASA表示无法修复并启动K2任务,让望远镜在地球公转的黄道平面上借助太阳光子产生的作用力调整姿态,仍能继续执行观测任务。2015724日,天文学家确认,发现首颗位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星(代号为“开普勒-452b”),这是人类在寻找另一颗地球的道路上的重要里程碑。

聚焦红矮星群体部分客观原因来自K2任务自身的有限性,天文学家每3个月左右跟随“开普勒”转动观察视野,虽然如此频繁跨越天域的观察带来一定挑战,但同时也带给天文学家考察更多天体的机会,“每隔一段时间就能研究一套全新的恒星也很有趣。”德瑞兴如是说。

行星科学家认为,德瑞兴的研究为未来寻找地球大小行星的任务铺平了道路。据了解,NASA明年12月份将发射一颗以此为观测目标的过境行星测量卫星。

 


中国科学报 2016 10 26

K2项目又获进展

“开普勒”在红矮星附近发现大量行星

外星行星(2016 年 9—10 月) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

开普勒空间望远镜

图片来源:NASA Ames/JPL-Caltech/T Pyle

 

本报讯 美国宇航局(NASA)的开普勒空间望远镜日前发现了20颗环绕一些冷而小的恒星运转的系外行星,这是迄今为止发现此类系外行星数量最多的一次。这些被称为K矮星和M矮星的长寿恒星在银河系中无处不在,并且有可能是许多宜居行星的家。

在开普勒空间望远镜于2013年出现机械故障以至于无法再观测最初的目标后,天文学家赋予了它新的使命,被称为K2。科学家如今使用日光压力来稳定望远镜。而K2项目进行的新观测紧接着之前宣布的667颗候选系外行星又发现了87颗候选系外行星。几乎所有候选行星的大小都介于火星与海王星之间。

尽管最初的开普勒计划探测了大量与太阳类似的恒星,但银河系中的大多数恒星却是更小、更暗且更冷的恒星,被称为红矮星。而这些恒星几乎构成了K2项目一半的观测目标。

加州理工学院天体物理学家Courtney Dressing1019日于帕萨迪纳市举行的美国天文学会行星科学部与欧洲行星科学大会的一次联席会议上报告了这项研究成果。他说:“其中有250多颗恒星与地球的距离不超过30光年,可谓到处都是,这也就是为什么一些天文学家称它们为太空中的‘寄生虫’。”

西雅图市华盛顿大学天文学家Victoria Meadows表示:“因为这些恒星在银河系中很常见,因此它们有助于我们了解生命在宇宙中有多‘普通’。”

在天文学家确认的系外行星中,有63颗比海王星小,并且有一些甚至比地球还小。但这些小候选行星依然有待证实。Dressing认为它们有可能是其他现象,例如宇宙射线或仪器故障造成的“误报”。

其中5颗经过确认的候选行星位于母星“宜居带”(该区域距离恒星不远也不近,适合生命存在)之中或附近。在太阳系中,该区域大约在金星与火星轨道之间。

红矮星释放的能量要少于更大、更热的恒星释放的能量,因此它们的行星宜居带要更近一些,其距离通常小于水星到太阳的距离。因此行星会频繁地穿越恒星表面,有的围绕恒星运行一周甚至只需要几个星期,这也使得开普勒空间望远镜上装载的仪器能够更容易地发现这些系外行星。

天文学家关注红矮星部分缘于K2项目的局限性——只有不足3个月的时间观测某一块天空。不过这也使得他们有更多的机会调查更多的天体。Dressing说:“每80天就研究一组新的恒星,这很有趣。”

多伦多市加拿大理论天体物理学研究所行星科学家Christa van Laerhoven认为,Dressing的工作为今后寻找像地球一样大小的系外行星铺平了道路。这些任务包括计划于201712月发射升空的NASA的凌日系外行星调查卫星。

开普勒空间望远镜是世界首个用于探测太阳系外类地行星的飞行器,于200936日从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,它是NASA发射的首颗探测类地行星的探测器。在为期至少3年半的任务期内,开普勒空间望远镜对天鹅座和天琴座中大约10万个恒星系统展开观测,以寻找类地行星和生命存在的迹象。

开普勒空间望远镜已经于201211月完成其主要科学使命,并紧接着开始了其原计划为期4年的计划延长期。其主要的科学任务是搜寻太阳系之外围绕遥远恒星运行的系外行星体。20135月,开普勒空间望远镜发生重大故障,探测器基本停止了正常的观测工作,当时如果NASA的工程师无法及时对其进行修复,那么这项耗资6亿美元的空间项目将有可能提前夭折。819日,在经过连续数月的分析和测试之后,开普勒望远镜项目团队正式宣布放弃让这台望远镜重新恢复到完全工作状态的努力,转而考虑在不利条件下,这台望远镜设备还能承担何种形式的科学任务。地球上的工程师们于2014年对其进行了彻底改造,并以K2计划命名,后者将在更短的时间内搜寻宇宙的另一片区域(赵熙熙)

 


中国科学报 2016 10 26

天文迷发现系外行星形成热区

本报讯 《天文学》杂志报道称,8名公民科学家帮助发现了太阳系外一个区域。那里符合行星形成的条件,即有环绕恒星的星盘。根据发表于《天体物理学快报》的研究成果,这个星盘位于一颗红矮星附近,是已知最古老的星盘。

这项发现给天文学家寻找地外行星提供了新方向。联合撰写这篇稿件的8人通过参与美国宇航局(NASA)带领的一个项目“星盘侦探”作出这一发现。该项目指导人们如何在无须科学训练的情况下,从若干恒星调查中为图片分类(晋楠)

 

 

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