假想的系外行星
今年的诺贝尔物理学奖授予了两位瑞士天文学家,米歇尔•马约尔和迪迪埃•奎洛兹,他们证明了系外行星的存在。
什么是系外行星?
太阳系外的任何行星都被认为是系外行星。尽管在研究实验室和流行文化中对系外行星的存在进行了大量理论分析,但在1995年之前,还没有任何人能证明它们的存在。
马约尔和奎罗斯将望远镜的视线对准了与太阳类似的飞马座51号恒星,他们发现这颗恒星在摇摆。当这颗恒星向地球接近时,它发出的光是蓝色的,远离时,发出的光是红色的。
虽然这颗恒星距离地球大约50光年,我们没法直接看到它的行星,但多普勒效应告诉我们有一颗行星正绕着这颗恒星转动。不仅如此,他们还确认了这颗行星离恒星非常近,是一颗像木星一样大的气态行星。
有多少颗系外行星?
根据美国宇航局系外行星档案馆的资料,今天有4057颗已确认的系外行星,而且还有同样多的系外行星候选者。
绝大多数系外行星比我们太阳系的行星大得多。有超过1000个的“冰巨星”和气态巨行星,还有“超级地球”,它们的质量都比地球大好多倍。
只有大约350颗较小的类地行星具有类似地球的质量,其中只有少数位于“温带”地区,这将允许液态水的存在。而液态水是我们生命的关键成分。
但这些只是科学家们发现的行星,一些研究估计仅在我们的银河系中就可能有1万亿个系外行星。最终,宇宙中可能有和恒星一样多的系外行星。
智利天文台的天空
如何找到系外行星?
恒星发出的光非常明亮,通常这会阻碍我们直接观察到它的行星。但还是有几种方法可以找到不能直接观测到的行星。
多普勒效应法
行星在围绕恒星转动的时候,也会给恒星一个引力作用。这会导致恒星有小幅度的摇摆,从而导致恒星发出的光谱变化。如果这些模式是规则的和周期性的,且对应于恒星中的微小摆动,那么它们很可能是由行星引起的。近18%的系外行星是这样被发现的。
凌日法
当一颗行星直接从它的恒星和观测者之间经过时,它会使恒星的光线变暗,天文学家可以通过望远镜或太空中的卫星来测量光线的变化。这种“凌日”方法是迄今为止最成功的方法,美国宇航局的开普勒望远镜在2009年至2013年间发现了数千颗候选行星。大约80%的系外行星都是用这种方法发现的。
美国宇航局在2018年发射了TESS卫星,能够分析更亮的恒星和更小的行星。欧洲的CHEOPS卫星,旨在更好地分析已知的系外行星,将在未来几周发射。
直接成像法
直接对恒星进行拍摄,就像是在一个发光的灯泡上拍摄一个微小的尘埃。但通过消除恒星的眩光,天文学家可以捕捉到一幅图像,这种方法被称为直接成像。这种方法的要求较高,以这种方式探测到的遥远行星只有1%。
引力微透镜
在这项技术中,当一颗绕轨道运行的行星经过恒星和地球之间时,来自遥远恒星的光线会被引力弯曲和聚焦。用这种方法发现的系外行星屈指可数。
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