1992 年 1 月,两个宇宙物体永远改变了我们的银河系。
我们第一次获得了太阳系外行星或系外行星围绕外星运行的具体证据:两个岩石世界,围绕着 2,300 光年外的一颗恒星旋转。
现在,仅仅 30 多年后,这个数字已经爆炸式增长。本周,3 月 21 日标志着确认了 5,000 多颗系外行星的重要里程碑。准确地说,目前有 5,005 颗系外行星被记录在案美国宇航局系外行星档案,每一位都有自己独特的特点。
这些系外行星中的每一颗都出现在同行评审的研究中,并使用多种检测技术或分析方法进行观察。
后续研究的选择非常丰富,可以通过新仪器(例如最近推出的)更多地了解这些世界詹姆斯·韦伯太空望远镜,以及即将推出的南希·格雷斯·罗马太空望远镜。
“这不仅仅是一个数字,”天文学家杰西·克里斯蒂安森说美国宇航局加州理工学院系外行星科学研究所的教授。 “它们每一个都是一个新世界,一颗全新的星球。我对每一个都感到兴奋,因为我们对它们一无所知。”
天文学家 Alexander Wolszczan 和 Dale Frail 发现的前两个世界是系外行星,质量分别是地球的 4.3 和 3.9 倍,围绕一颗已知为毫秒的死亡恒星旋转,它以毫秒为单位发出无线电波的“节拍”或脉冲。
第三颗系外行星的质量要小得多,只有地球质量的 0.02 倍,于 1994 年被发现绕恒星运行,并命名为 Lich。这些系外行星分别被命名为 Poltergeist、Phobetor 和 Draugr。
这一发现表明银河系中一定充满了这些东西。是一种类型:大质量恒星的死核已喷射出大部分质量,然后在自身重力作用下坍缩。它们的形成过程相当极端,经常涉及巨大的爆炸。
“如果你能找到中子星周围的行星,那么行星基本上无处不在,”沃尔兹赞 说。 “地球的生产过程必须非常稳健。”
但有一个问题。用于识别这些系外行星的技术是基于来自恒星的非常规则的脉冲定时,这些脉冲会因轨道天体的引力影响而发生非常轻微的改变。
可惜的是,这项技术仅限于脉冲星。它不适合没有规则的毫秒脉动的主序恒星。
然而,当美国宇航局的天文学家威廉·博鲁基(William Borucki)开创了凌日法时,当系外行星经过我们和主恒星之间时,它会观察到微弱的、有规律的星光减弱,系外行星科学爆炸了。
2009 年发射的开普勒太空望远镜为这份名单贡献了超过 3,000 颗已确认的系外行星,另外还有 3,000 颗候选行星正等待着。
除了凌日法之外,天文学家还可以研究系外行星对其宿主恒星施加的引力效应。当物体绕轨道运行时相互重心,一颗恒星似乎在现场轻微“摆动”,改变了其光的波长。
此外,如果你知道恒星的质量,你可以研究它的摆动程度来推断系外行星的质量;而且,如果你知道恒星本质上有多亮,你就可以推断出系外行星的大小。
这就是我们如何知道宇宙中存在与我们自己的星系中的系外行星非常非常不同的方式。
热木星是巨大的气态巨行星,其围绕恒星的轨道非常接近,这种接近导致系外行星的温度甚至可以比一些明星还火。
迷你海王星居住在地球和海王星之间的大小和质量范围内,并且可以可能适合居住。还有超级地球,它们像地球一样是岩石,但质量是地球的几倍。
因为直接研究系外行星非常困难——它们很小、非常暗淡、距离很远,而且通常非常接近一颗明亮的恒星,其光线淹没了系外行星可能反射的任何东西——还有很多我们不知道的事情。还有很多世界超出了我们当前的探测阈值。
但在未来的几年里,随着技术和新分析技术的进步,这些门槛将会后退,我们可能会发现超出我们最古怪梦想的各种世界。也许我们甚至会在太阳系外发现生命的踪迹。
“我得到了一种真正的满足感,并对外面的一切感到真正的敬畏,”博鲁基 说。
“我们谁也没想到会有如此多样的行星系统和恒星。这真是太神奇了。”