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寻找系外行星对科学界意味着什么

女作者丨黄金

「太阳系」拥有八大行星和300多颗卫星,它们都围绕太阳有序运转,但是早期的太阳系,形成之初并非如此,太阳系经历过一段漫长而激烈的演变。我们今天看到的太阳系,是早期混沌状态最终的幸存者,在未来混沌状态还会卷土重来,太阳系自诞生之日起,就是按照同样的方式运转。

系外行星系

银河系拥有数十亿颗恒星,太阳就是众多恒星的其中一颗,行星和卫星绕着太阳运转,构成了太阳系。太阳系是一个难得的行星系,在其它恒星周围,还有没有类似的行星系呢?

答案:肯定有。

银河系包含大约2000亿颗恒星,其中很多恒星都拥有各自的行星,拥有八大行星的太阳系,并非独一无二,宇宙中还有数十亿其它行星系存在。类似的恒星及其行星系,而且不止一颗行星围绕恒星运转,甚至是两颗、三颗、四颗,行星以族群的形式出现,与太阳系的情形别无二致。

举例说明:

在距离地球约2.6万光年的银河系,发现一个拥有7颗行星的系外行星系统·“Trappist-1”行星系统,该恒星系统位于“宝瓶座”。这也是第一次发现包含7个地球大小行星的行星系统,这是已知拥有类地行星最多的行星系统。

图解:“Trappist-1”恒星系统

系外行星的种类

存在于太阳系以外的行星,俗称“系外行星”,围绕一颗或者两颗甚至三颗恒星运行的行星,而这颗恒星并不是太阳,在这些星系中,有许多恒星是拥有着自己的行星系统,与我们的太阳系一样(太阳、八大行星、卫星等)。

系外行星离我们非常遥远,我们除了能知道它们的大小和与其恒星的距离之外,对它们知之甚少。根据目前的观测数据可以对系外行星进行分类,大多数已知的系外行星总共分为3大类、18个类别 6种质量(大小)和3种温度归类。

3大类:

  • 第一类:与地球类似的,有着坚硬石质外壳的归纳为“类地行星”,通常这类行星的卫星非常少。
  • 第二类:“类木行星”,也叫“巨行星”。这类行星的体积都非常大,而且没有固态的外壳,主要是由气体组成,“类木行星”的另一特点是它们都有“环”(与土星一样拥有一个环),并且行星的卫星众多。
  • 第三类:“类冥天体”这类行星的体积非常小,且离恒星非常遥远,拥有与“冥王星”相似的轨道,并透过与其它行星的轨道共振,使之得以稳定,切合3:2轨道共振的天体,这类天体被称为“类冥天体”。


6种质量(大小):

  • 第一种:Miniterrans:质量小、没有大气的行星,像水星和月球那样形状为球形的行星。
  • 第二种:Subterrans:大小约与火星近似的行星。
  • 第三种:Terrans:大小与地球和金星近似的行星。
  • 第四种:Superterrans:比地球大,但比海王星小的行星。
  • 第五种:Neptunians:与海王星和天王星大小近似的行星。
  • 第六种:Jovians:和木星和土星一样或更大的行星。


温度归类:

  • 高温区:这类系外行星:由于离它们的恒星太近,因此温度太高而导致无法存在液态水。
  • 温暖“宜居”区:这类的系外行星:行星因与其母星保持“恰当”的距离,从而拥有液态水和大气层,正好处于生命可以形成的区域。
  • 寒冷区:这类的系外行星:离其恒星太远,温度太低,水会完全冻结成冰。


2019年美国宇航局(NASA)以短片的形式公布了至今发现的所有4000多颗系外行星。其中有3000多颗都是通过“凌日法”发现的,这种方法比较常见也很简单。

系外恒星系的诞生

系外行星都十分巨大,并且比木星还要大得多,有些行星轨道混乱,有些逆向而行,还有一些飞速冲向数十亿公里外的太空,然后再俯冲回来,另一些离恒星太近的行星表面发生了汽化。

恒星系包含结构、大小、质量各不相同的行星,太阳系只是数千个行星中很普通的一个,也许每一个恒星系都各有特色,但是它们都有一个共同点,那就是每个恒星系最初都只是一颗恒星。

  • 恒星诞生

恒星在充满气体和尘埃的云层中诞生,这些云被称为“星云”,超新星发生了爆炸,猛烈冲击了平静的分子云,并将这些分子云粉碎。压缩,最终被引力所掌控分子云就会收缩,吸入越来越多的气体,形成一个巨型旋转圆盘,位于中心的引力将分子云压缩成一个高温致密的球体,球体的温度越来越高,导致气体中的原子开始熔化,恒星开始燃烧,其余的尘埃和碎片形成了一个围绕恒星旋转的圆盘,这些就是未来行星,卫星,彗星以及小行星的萌芽。

  • 行星的诞生

在太空零重力条件下,尘埃离子不会四散悬浮,而是会聚集成一团,宇宙尘埃就是这样形成了行星,尘埃粒子会碰撞并粘连在一起,形成更大的尘埃团,接着形成岩块,最终会形成巨石, 巨石越大引力就越强,它开始吞噬周边的一切,从而越长越大,巨石变得更大更重,吞噬的岩块也越来越大,巨石变成了行星。

发现系外行星和系外恒星的最简单方法

就是一颗行星当它从母恒星前面经过的时候,会观测到这颗恒星的亮度会突然下降。

原理为:如果一颗行星从母恒星盘面的前方横越时,将可以观察到恒星的视觉亮度会略微下降一些,这颗恒星变暗的程度取决于行星相对于恒星的大小。

目前很多系外行星的发现都得归功于“凌日法”,这些行星有诸多可研究分析的特征,从中分析该行星是否存在生命宜居条件。

结语

TESS全称是凌日系外行星巡天望远镜,是美国新一代“系外行星搜索猎人”太空望远镜,能够全天域搜索邻近太阳系的潜在宜居行星,该望远镜平均每隔13.7天环绕地球一周,这将极大的改变天文学家对地球周围外星世界的理解和认识,并为新一代望远镜扫描寻找生命迹象提供目标,在短短1年多的时间里,TESS已确认发现了1200多颗候选系外行星,其中29颗已被天文学家证实是系外行星,基于TESS望远镜同时搜索数万个恒星系统的独特能力,预计它能发现1万多颗系外行星。

作者简介:姓黄.名金,从事企业行政管理,90后(萌新作者进阶计划)女学员,科学领域文章创作者.

所获荣誉:#宇宙的秘密#征文比赛三等奖、#科学知多少#征文比赛三等奖、#青云计划#文章获奖者、

创作目的:每天毫无保留地发表一篇有关太空生物学(天文学、生物学、化学、物理学、地质学)等多门学科的交叉科学知识文章,欢迎关注,相互学习。

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