美國航空航天局(NASA) 21日更新了“太陽系外行星檔案”,新增65個。至此,檔案中記錄的太陽系外行星已經達到了5000顆大關。
太陽系外行星檔案刊登了附有查讀的學術論文中確認的行星。在被發現的5000個行星中,有4900個是距地球數千光年以內的。銀河系的中心在從地球看射手座方向3萬光年遠的地方。因此,美國加利福尼亞工科大學NASA太陽系外行星科學研究所的杰西·克里斯汀森說,“銀河系內應該還有數千億顆尚未發現的行星”。
30年前科學觀測發現
太陽系外行星自古以來就是科幻小說的題材。1966年開始的《星際特工》系列中,地球的統一政府“地球聯盟”與居住在太陽系外行星的外星人一起組成了“行星聯邦”。據中國科幻作家劉慈欣的《三體》中的設定,在離地球最近的恒星、距太陽系只有4.3光年的半人馬座α星系行星上,存在著高度文明。
然而,科學觀察證實,系外行星實際上在1992年被發現的,最多30年前。首次發現的是一顆圍繞恒星公轉的行星,名為脈沖星Pulsar PSR B1257 12,距離太陽980光年。到2007年為止,這顆脈沖星已經擁有3顆太陽系外行星。
開始對太陽系外行星的觀測的當初,木星(地球的318倍的質量)的幾分之一以下的行星我們是找不到的。不過,慢慢地海王星尺寸(地球的17倍的質量)和被稱為超級地球(地球的數倍~10倍左右的質量)的巨大的地球型行星也能檢測出來了。近年來,也發現了質量約為月球2倍(地球約40分之一的質量)的行星。
無論是行星還是恒星,都是由漂浮在宇宙空間的氣體和塵埃聚集而成的分子云的密度較大的部分,在萬有引力的作用下收縮成塊而誕生的。當團塊的質量達到太陽的十分之一以上時,恒星的中心會因自身的重力而強烈收縮,進入高溫高壓狀態,開始了由氫到氦的核融合反應,成為恒星。
開發新的太空望遠鏡
質量只有太陽千分之一的木星被稱為“沒能成為第二個太陽的星球”。實際上,據計算“如果木星重80倍的話,它就會成為恒星”。
迄今為止,NASA的紅外線天文衛星斯皮策Spitz(2020年結束運行)、開普勒太空望遠鏡(2018年結束運行)、凌日系外行星搜索衛星TESS(截至2022年3月仍在運行)等對太陽系外行星的發現做出了巨大貢獻。特別是開普勒太空望遠鏡,在已確認的5000個太陽系外行星中,發現了超過一半的約2600個行星。
為了今后能繼續活躍地進行太陽系外行星探測,新的太空望遠鏡也被開發。
2021年12月發射的詹姆斯·韋伯宇宙望遠鏡,將觀測波長特殊化為近~中紅外線,比以前更加鮮明且敏感地進行觀測。預定于2027年發射的南希·格雷斯·羅馬宇宙望遠鏡,專門研究了比詹姆斯·韋伯宇宙望遠鏡短波長的近紅外觀測,在尋找太陽系外行星的同時,也致力于宇宙的暗能量和暗物質之謎。歐洲航天局(ESA)預定于2026年發射的阿爾卑斯宇宙望遠鏡,預計也能研究一部分太陽系外行星的大氣組成。
不是行星而是恒星的可能性
太陽系外行星很少能直接觀測到。多普勒法能捕捉到行星重力下主星(位于中心的恒星)略微移動的樣子,從而發現行星的存在;多普勒法則是利用行星周期性地通過主星前所引起的恒星亮度周期性變化所發現的過渡法等,間接觀測的情況占了大半。
因此,由于測量精度的提高,以前被認為是行星的東西也有可能不是這樣。
美國麻省理工學院(MIT)15日宣布,該大學的研究生布拉格·尼勞拉等研究小組表示,曾經用開普勒宇宙望遠鏡發現的太陽系外行星中的3顆,實際上可能不是行星,而是小恒星。
研究團隊指出,“開普勒854b”、“開普勒840b”和“開普勒699b”可能不是系外行星。2016年發現時,開普勒太空望遠鏡觀測到的這3個天體的直徑,根據凌日法推算約為木星的1.2 ~ 1.5倍。
但是,之后利用歐洲航天局(ESA)的蓋亞太空望遠鏡的數據重新分析的結果,3個天體的直徑是木星的2 ~ 4倍范圍。蓋亞是專門用于位置天文學的太空望遠鏡,利用多普勒法進行測量。尼勞拉解釋道:“幾乎所有的系外行星的尺寸都和木星差不多或更小,如果是木星的兩倍的話(就不能認為是行星)就值得懷疑了。”
研究團隊還推測出了開普勒854b的質量。計算出的數值大約是木星的102倍(大約是太陽質量的1%),因此他暗示開普勒854b可能是低質量恒星。
尼勞拉團隊指出的3個太陽系外行星很有可能被從已經確認的5000個太陽系外行星中排除,但實際上,TESS檢測到并等待確認的太陽系外行星候選者,數量遠遠超過已經確認的行星。在總共超過1萬顆的行星中,生命誕生并進化的星球有多少呢?與有智慧的地外生命的第一次接觸,也可能不再只是科幻小說中的故事。