人類的新家園?NASA發現31光年外的“超級地球”

(圖源: Jack Madden/ Cornell University)

  彭濤 編譯

  最近,美國宇航局(NASA)系外行星探測器(TESS)發現了一個新的系外行星GJ 357 d,它和地球一樣圍繞著一顆恆星運轉,並處於恆星系的宜居帶外邊緣,很可能是一顆適宜人類居住的“超級地球”。

  據科學家估算,這顆行星的質量約為地球的6.1倍,大小約為地球的1-2倍。行星所在的恆星系為GJ 357,位於長蛇座,距離地球大概31光年。恆星系的“太陽”是一顆M型紅矮星,質量和大小隻有太陽的1/3,表面溫度只有太陽的60%。GJ 357有三顆衛星,分別為:GJ 357 b、GJ 357 c、GJ 357 d,這三顆衛星具有極大的研究價值。

  獨具特點的行星

  TESS首先觀測到的是GJ 357 b。GJ 357 b是一顆約為1.22個地球大小的行星,它的公轉軌道半徑約為水星公轉軌道半徑的1/11。因為離恆星太近,所以它的地表溫度極高,科學家經過粗略計算,其地表平衡溫度應在254°C左右,因此它也被稱呼為“熱地球”。GJ 357 b是人類已發現的第三顆離地球最近的系外行星,它也是最適合用於研究行星大氣成分的巖質行星之一。

  另外兩顆行星,GJ 357 c和GJ 357 d是在TESS搜尋GJ 357 b時意外發現的,GJ 357 c並沒有什麼特殊之處,而較遠的那顆行星——GJ 357 d——吸引了科學家們的注意力。

GJ 357系的佈局示意圖(圖源:NASA)

  GJ 357 c至少有3.4個地球質量,公轉週期為9.1個地球日,公轉軌道半徑約為GJ 357 b的2倍,地表平衡溫度為127℃。

  關於備受天文學家們青睞的GJ 357 d,可以說的就很多了。GJ 357 d大致位於GJ 357系的宜居帶外邊緣,據科學家估算,它從母恆星中接收的能量與火星從太陽中接收的能量相差無幾。這顆行星至少有6.1個地球質量,公轉週期為55.7個地球日,公轉軌道半徑約為地球公轉軌道半徑的1/5。

(GJ 357 d行星的模擬圖像(圖源:NASA)

  這顆行星的大小和組成尚不清楚,若它確實是由岩石構成,它的大小將可能是地球的 2倍。如果它的表面有著稠密的大氣層,那麼它就有充足的條件來儲存一定的能量來使行星有著適宜的平衡溫度,在這種溫度下,其表面可能存在液態水,這就很可能是一顆宜居星球,有可能孕育生命。

  如果它的表面不存在大氣層,那它的平衡溫度可能就只有零下53℃,這樣它表面上的水會以冰川的形式存在,這將使這顆行星看起來更像冰寒之地而非宜居之地。

  不過目前關於GJ 357 d的觀測工作都處於最初級的階段,未來將會有詳細的觀測研究陸續開展,以便科學家更加詳細地瞭解這顆行星的各項參數。
行星的深入觀測

  TESS是用探測系外行星最常用的方法——凌日法——進行探測的,簡單來說就是利用行星對恆星光源的遮擋來探測系外行星。當一顆行星從母恆星盤面的前方橫越時,恆星的視覺亮度會略微下降,下降程度取決於行星相對於恆星的大小。凌日法可以告訴研究人員很多關於行星的信息,如大小、公轉時間以及軌道形狀等。下面的動畫顯示的正是凌日現象。

凌日現象(圖源:NASA)

  TESS篩選了數千顆系外行星的觀測名單,後續的任務是用地面望遠鏡跟蹤觀測,共同完成對系外行星質量、大小、軌道和物質組成的探測。這將揭示這些系外行星是岩石行星(如地球)、氣態巨行星(如木星)還是其他形態的行星。幾十年以來,天文學家們已經通過這種方法推算了很多系外行星的各項參數,現在,他們將用同樣的方法來探測這一顆新的系外行星是否具有適宜人類生存的條件,一切成果都將在未來揭曉。

  
NASA的TESS衛星

  TESS是TheTransiting Exoplanet Survey Satellite(凌日系外行星勘測衛星)的簡稱,它的目標主要是尋找眾多系外行星,尤其是那些可能維持生命存在的行星。TESS把天球分為26個互有交疊的區域,每個區域的寬度為24°×96°度,整個區域覆蓋天球的90%左右。TESS上強大的攝像頭將會盯著每個區域至少27天,並以兩分鐘一次的頻率觀察最亮的恆星。北京時間2018年4月19日,TESS搭乘SpaceX獵鷹9號火箭升空。

TESS的概念圖(圖源: MIT)

  
參考文章:

  https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/confirmation-of-toasty-tess-planet-leads-to-surprising-find-of-promising-world

  https://www.nasa.gov/content/about-tess

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