
长期以来,系外行星已经占领了科学家和梦想家的思想。自从人类第一次发现夜空中的星星与我们自己的阳光相似以来,我们就想象并推测了可能绕这些恒星绕的世界。
这些系外行星是否是类似的岩石陆地物体地球?他们可以拥有液态水吗?在其他世界上,这种重要的生命元素的存在是否意味着我们在宇宙中并不孤单?
“几千年来,人类一直在问一个问题,即我们是否一个人。 Nikku Madhusudhan,天体物理学和系外行星科学教授剑桥大学天文学研究所,告诉生活学。 “因此,问一个问题是在其他地方是否有行星的问题,这是非常基本的。”
考虑到这一点,考虑到1990年代之前,天文学家甚至都不确定恒星在外面几乎令人震惊太阳系甚至拥有自己的行星。
有关的:火星上有水吗?
没有证据表明不存在的外星行星或外部行星,也没有提示太阳系在任何方面都是独特的银河系。但是直到20世纪末,天文学家一直因缺乏直接证据的世界而超出了我们的恒星影响而感到沮丧。
这是因为众所周知,系外行星很难检测到科罗拉多大学博尔德大学。从历史上看,最成功的系外行星检测方法是通过推断行星对其母恒星的微小效果(例如光线下的微小倾角或几乎无法察觉到的“摇摆”的微小效果来起作用的,它们都会在恒星的运动中引起。
Madhusudhan说:“直到30年前,我们还不知道太阳系以外的任何行星,我们所知道的只是太阳系中的行星,但是,一旦发现了系外行星,它就打开了一个全新的窗户,进入了宇宙及其其他行星系统。”
自此以后,改进的技术和狡猾的检测技术导致了隆起系外星目录包含超过4,800个遥远的世界。
Madhusudhan说:“对系外行星的研究的第一个大里程碑是实现了系外行星的常见程度。” “但是,这些系外行星的多样化。系外行星有各种各样的质量,大小,温度。”
当涉及到这些对象的分类时,人类的太阳系偏见是显而易见的。这意味着太阳系以外的世界被标记为“超级地球,热木星和子纽扣”,但是这些行星可能与我们的行星系统的行星完全不同,这意味着它们可以以惊人的形式出现。
如果发现成千上万的系外行星已经显示出任何东西,那就是我们的太阳系令人放心,几乎是独特的平凡。
第一个系外行星发现
这首先发现了系系外行星太阳系之外是太阳系明显不存在的对象的一个示例。它是由亚历山大·沃尔斯坎(Aleksander Wolszczan)和戴尔(Dale)在1992年1月发现的二进制PSR B1620-2 6,由白色矮人和位于12,000多光年的Pulsar组成。
次年,在同一系统中发现了第二个星球,也是一个地面世界。这些行星是系统的两个行星,给了Poltergeist和Phobetor的名称,并代表了所谓的第一个例子“超级收获。”
这些超级诞生是行星的定义,它们的质量大于我们星球的质量,但仍然比太阳系的冰巨头的质量少。天王星和海王星。超级地球的质量的上限通常被认为是我们星球的十倍。
您不应该愚弄超级地球与我们星球有任何其他相似之处。该术语对系外行星的表面条件或可居住性没有任何说法。
作为一个明显的例子,研究人员迅速确定,在被苛刻炸毁时,Poltergeist和Phobetor都无法支持生活辐射他们从脉冲星旋转。
在1995年的《太阳命中薪水》类似的恒星周围寻找行星,当时米歇尔市长日内瓦大学科学学院观测站(Unige),瑞士和他当时的博士生迪迪尔·奎洛兹(Didier Queloz)发现51 Pegasi b,或Dimidium,围绕着类似于我们的阳光的星星的行星。 2019年10月,诺贝尔委员会授予诺贝尔奖在物理学到二人发现地球。
尽管恒星它的轨道(51 Pegasi)像太阳一样,但这并不意味着其行星系统类似于太阳系。这一发现标志着“热木星”的首次发现,这是一个具有太阳系天然气巨头的大小和组成的行星,但位于其亲本恒星附近。
加拿大蒙特利尔大学的博士后特罗蒂尔研究员罗曼·阿拉特(Romain Allart)兼外科行星研究所成员说:“这些行星比汞距离太阳的轨道距离更近。” “这意味着热木星在短短几天内就完成了轨道,并且在靠近宿主明星的位置,他们的温度高度受到2000k或更多的气温。”
51 Pegasi B不仅向天文学家提出了早期的暗示,即在行星上,宇宙比以前可能怀疑的是一个荒野,更多样化的地方,而且热木星也将成为系外行星目录的主要阶段。
“热木星实际上在宇宙中并不那么普遍,但是由于器乐偏见,它们在当前的系外行星目录中非常普遍,”阿拉特(Allart)是研究热木星的团队的一员黄蜂76b,解释。 “因为它们很接近,大且巨大的径向速度和过境技术(请参阅侧杆)有效地检测热木星,而这两种技术直到现在都发现了几乎所有的系外行星!”
在系外行星种群方面,Madhusudhan说,子北极线是半径比海王星较小但质量较小的行星,或一个质量较大的行星,或一个比Neptune较小但半径较大的行星,似乎占主导地位银河系。
Madhusudhan补充说:“意识到在其他地方非常普遍的小行星是另一个主要的里程碑。”
天体物理学家说,目前正在进行的系外行星研究中的一个里程碑是对这些更小型行星的气氛和寻找水的调查。
不太冷,不要太热……正确
一个横流宿主面孔的系外行星不仅是天文学家通过引起的恒星的光输出中的浸入中发现这样的世界的好方法。这过境方法还证明了一种评估行星大气组成的好方法。
这是因为原子和分子吸收特征波长的光。因此,通过观察星星在星球大气中发光的恒星光签名中的缝隙,天文学家可以看到这些元素构成了这些气态信封。
1999年,格雷格·亨利(Greg Henry)和戴维·夏邦诺(David Charbonneau高清209458 b,有一个气氛氧,,,,氮,,,,碳,重要的是水。这种气氛正在远离这个世界,在它后面留下了类似于彗星的小径。
根据Madhusudhan的说法,自1999年以来,尤其是在过去十年中,大气观察到了大气的观察结果,在制造这些行星的大气中对水蒸气进行了首次强大的测量。
不幸的是,就像HD 209458 B的情况一样,其中许多检测几乎没有告诉我们那里现有的生命可能性。
Madhusudhan说:“在大多数情况下,我们发现水的地方是水蒸气的地方。这些星球上没有生命的范围。”
令人兴奋的是,这开始发生变化。 Madhusudhan是皇家,这是从系外行星科学界收集开创性的工作:他指出,我们检查氛围的方法已经改善了我们现在能够检测到的地步化学元素周围较小的行星。
这包括在所谓的“金色”行星可宜居区中类似地球的世界,其中条件恰好适合存在液态水。
“我们能够检测到地球大小的行星可居住的区域他们附近的星星周围的主人明星。对于称为M矮人的小星星,尤其是如此,” Madhusudhan说,特别是指行星trappist-1系统。
该系统于2017年发现,其中包含七个岩石陆地世界,它们都存在于从红矮星的合适距离处,以促进其表面存在水。 “这些都是右距离的小型,岩石,地球般的岩石行星,以围绕宿主星星的可居住性。”
对2018年2月进行的Trappist-1行星的观察表明,其中一些人甚至可能能够藏有比地球更多的液态水和更大的海洋。
这使该系统成为未来望远镜大气调查的主要目标之一,包括詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)。
搜索系外行星
这次进行人生探索,氛围感知的方面并不是其中的一部分JWST当最初在1989年出现了32英尺(十米),被动冷却的近红外望远镜的计划时的任务。
在1980年代的最后一年,天文学家甚至没有发现其他恒星周围的行星哈勃太空望远镜这将为这次搜索做出重要贡献,已经是距离推出一年了。
各个天文学家团队在观察时间与新的太空望远镜一起观察,因此他们可以调查太阳系以外的行星。其中包括Madhusudhan,他将领导与JWST合作的团队,以前所未有的细节调查外部活动的气氛:“我们确实处于系外行星科学的黄金时代,但我们也处于现代天文学的一场重大革命的边缘。”
尽管即使是100亿美元的JWST也无法最终判断一个行星是否在托管生命,但其观察力也使人类的人性诱人地接近了发现生物存在的分子的发现。这将为未来的任务提供进一步的基础。
Madhusudhan说:“我们是幸运的一代,可能见证了这一代人在其他地方的生活。” “我们已经梦想着这千年了,我们恰巧是眼球的眨眼,在这种情况下,这一重大发现将会发生。“对我来说,这是巨大的。”
Madhusudhan是对所谓的研究的一部分Hycean Worlds- 富含水面的行星几乎完全在海洋中覆盖,大部分由分子氢组成。这些假设的世界可能会重新定义我们认为居住区的局限性。这使研究人员的目标是在传统的可居住区之外,以便在寻找生活的典型签名中。
而且,没有什么比今年的启示那样说“铸造更广泛的网”,即天文学家可能会发现有史以来第一个超级行星的暗示在银河系之外被发现。团队,包括加利福尼亚大学的Nia Imara,可能已经从地球上发现了土星大小的系外行星2800万光年Messier 51。这种外乳外系外行星似乎是在绕着高质量紧凑的物体绕中子之星或a黑洞。
“令人惊讶的是,我们只是在刮擦表面,因为我们现在认为每两个主机几乎一颗恒星都有一个星球,而我们的银河系中有数千亿颗恒星,宇宙中有数十亿个星系。” “系外行星的多样性已经如此丰富,即使是最好的科幻作者也无法想象。”发现越来越多的奇怪的系外行星系统和世界真是太神奇了。”
根据阿拉特的说法,尽管有很多行星和我们对它们的越来越多的了解,但保护我们自己的世界仍然至关重要,”太阳系,尤其是地球在系op菜的多样性中仍然是独一无二的。因此,重要的是要了解有存在没有星球b。”
其他资源
有关系外行星的更多信息,请查看“行星工厂:系外行星和寻找第二个地球“由伊丽莎白·塔斯特(Elizabeth Tasker)和系外行星“约翰·W·梅森(John W. Mason)。NASA很多公民科学项目。
参考书目
- ESA,”系外行星研究的未来”,2022年3月。
- NASA,”系外行星探索:超越太阳系的行星”,2022年3月。
- Nikku Madhusudhan,”Exofrontiers:系外行星科学中的大问题”,IOP Publishing Ltd,2021年10月。
- David Spiegel等人“系外行星的结构”,PNAS,第111卷,2013年12月,https://doi.org/10.1073/pnas.1304206111。
- Geoffrey Marcy等人,“观察到系外行星的特性:质量,轨道和金属性”,《理论物理补充剂的进展》,第158卷,2005年2月,https://doi.org/10.1143/ptps.158.24。
- Brendan Crill等人,“系外行星研究和寻找可居住世界的关键技术挑战”,Arxiv,2018年3月,https://doi.org/10.48550/arxiv.1803.04457。