开普勒太空飞船表明小型行星数量众多

美国宇航局的行星探测卫星正在证明,这毕竟是一个小行星的世界


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波士顿—小家伙们得一分。经过多年在遥远行星系统的角落里默默无闻后,较小的系外行星终于出现在聚光灯下。

美国宇航局的开普勒太空飞船,旨在寻找围绕遥远恒星运行的行星,自2009年以来一直在监测广阔的星空区域,以查看那里可能存在什么样的行星。今年早些时候,参与该任务的科学家宣布,他们已经确认了开普勒视场内的15颗系外行星,并识别出大约1200颗额外的行星候选者,这些是等待独立验证的可能行星。在此公告之前,自20世纪90年代行星搜索首次取得成果以来,仅发现了约500个系外世界

开普勒发现最引人注目的方面之一是行星候选者的小尺寸。多年来,已知的系外行星列表一直被与木星(我们太阳系中最大的行星)相当或更大的巨大世界所主导。这样巨大的世界最容易被发现,而更小的行星,大约是地球或海王星大小,则更难被发现。但开普勒的设计目的是对那些较小的世界敏感,甚至是可能适宜居住的温带岩石世界,而它并没有让人失望。该航天器表明,较小的行星很常见——事实上,比它们较大的同类更常见。至少在行星系统的内部区域,开普勒的数据目前最强的地方,情况就是这样。

加州大学伯克利分校的天文学家杰夫·马西在这里在美国天文学会(AAS)的半年会议上说,“有一些木星,有一些土星”,“但有更多越来越小的行星,一直到大约两个地球直径。”

开普勒寻找恒星的微小但反复出现的变暗,这通常表明有一颗环绕行星在其母恒星前方经过,并阻挡了一小部分光线。靠近恒星运行的行星,因此能快速完成完整的轨道旋转,在开普勒的数据中更频繁地出现。马西和他的同事们专注于轨道周期为50天或更短的行星,因为这些行星已经多次在开普勒面前展现自己。在轨道距离方面,这相当于行星的轨道距离大约为地球与太阳距离的四分之一。

马西和他的同事们利用开普勒的数据集来推断不同大小的行星在恒星周围出现的频率,同时考虑到使开普勒发现某些行星却遗漏其他行星的偏差。(对于每一颗以某种方式绕其恒星运行的行星,使其穿过开普勒的视线,可能还有5到20个其他世界没有如此有利地对齐。)该团队发现,在太阳光谱类型的恒星周围,仅为地球直径几倍的行星非常普遍。马西说:“如果你取样G型主序星,其中8%的恒星将拥有轨道周期小于50天的2到2.8个地球半径的行星。”

一颗可能适宜居住的岩石世界必须在其恒星稍远的地方运行,最好是在大约365天的温带类地轨道上运行。开普勒将需要更多时间来彻底研究那些较长周期的行星,但对于在更温和的轨道上存在小型行星的趋势是有利的。在开普勒的短周期行星候选者中,随着与恒星距离的增加,较小行星的数量也在增加。马西说:“显然,至少向外延伸到50天,存在越来越多的小行星。”

至于天文学家长期以来一直在寻找的许多更小的行星(那些地球大小的世界)的存在,目前还未有定论。美国宇航局艾姆斯研究中心的开普勒首席研究员比尔·博鲁茨基在会议上说:“当我们研究更小的物体时,我们看到一个非常快速的上升,然后当我们研究地球大小和更小的行星时,出现一个急剧的下降。我们不知道这代表什么。”这可能是因为这些微小世界产生的微弱变暗信号很难在数据的噪声中被发现。博鲁茨基和马西都警告说,现在就对地球大小行星的频率做出任何推断还为时过早,预计识别这些行星需要更多时间。

开普勒探测相对较小世界的能力在AAS会议上通过一项任务中发现的新行星的公告得到强调。哈佛-史密森天体物理学中心的弗朗索瓦·弗雷辛说,他和他的同事已经审查了一颗候选行星,现在被称为开普勒10c,它的直径是地球的2.2倍。开普勒10c位于一个行星系统中,该系统还有更小的开普勒10b,它于1月份公布。在公布时,开普勒10c是一个引人入胜的暗示,但无法验证。但是弗雷辛和他的同事们使用了美国宇航局斯皮策太空望远镜的补充观测结果,以及一个模拟可能模仿行星信号的令人困惑的天文现象的超级计算机程序,得出结论,开普勒10c不是行星的可能性仅为六万分之一。

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