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天文学家们为银河系的图像增添了更多细节,揭示了五个先前未知的太阳系外行星,这些行星是通过 NASA 探索行星的开普勒探测器的早期数据探测到的。一个研究团队于周一在美国天文学会的一次会议上,以及在周四将在《科学》杂志在线发表的一篇论文中报告了行星的发现。
开普勒探测器于三月份发射,旨在寻找像我们自己的世界——类地行星,它们在适宜的距离围绕类太阳恒星运行,液态水可能存在于此。尽管这项搜索可能需要数年时间,但该探测器在其最初 43 天的观测中就能够挑选出五颗更大、更热的行星。
开普勒探测器在环绕太阳的轨道上尾随地球,监测大约 15 万颗恒星的亮度,寻找可能是由于行星从其恒星前方经过而引起的周期性变暗。开普勒合作研究员 Natalie Batalha,圣何塞州立大学物理学和天文学教授说,该探测器最初识别出 175 个可能的行星系统,以便从地面进行后续观测。
Batalha 说,开普勒团队在全球各地的中型望远镜上进行了 85 个晚上的观测,并在夏威夷莫纳克亚山顶强大的 10 米凯克望远镜上进行了 11 个晚上的观测,彻底检查了其中 50 个可能的行星系统。研究人员从地面寻找可疑恒星光谱中的多普勒频移,这将揭示由轨道行星引起的引力摆动。许多是误报,例如引力束缚的双星互相掩食,但五颗先前未知的行星出现了。至于其他 125 个候选者,后续工作正在进行中。“目前的一个瓶颈是有足够的望远镜时间来跟踪我们拥有的所有这些有趣的候选者,”Batalha 说。
新开普勒结果中的五颗行星都是巨大的,质量范围从大约 25 到 670 个地球质量。(质量最小的开普勒 4b,大约是海王星质量的 1.4 倍。)它们也非常炎热——每颗行星的宿主恒星都和太阳一样热,但开普勒行星的轨道非常靠近它们的恒星,以至于它们在不到五天的时间内完成一次公转。为了比较,太阳系中最内层的行星水星绕太阳一周需要 88 天。
新发现行星的短轨道周期使得能够从小数据集中检测到它们——每颗行星在 43 天的观测窗口中多次经过其恒星,每次轨道都会使星光略微变暗。观测轨道周期较长的较冷行星的多个轨道将需要更多时间。为了找到一个真正的类地行星,它以大约地球到太阳的距离围绕类太阳恒星运行——换句话说,一个轨道周期约为一年的地球大小的世界——开普勒团队估计,它将需要大约三年的探测器观测。
更复杂的是,一颗大致地球大小的行星只会使其宿主恒星略微变暗,并且会在恒星中引起非常小的摆动,这使得识别和后续确认更加困难。
在开普勒视野中较小、较冷的恒星周围,可能会更快地出现可居住的地球大小的行星,在这些恒星周围,水可能存在于轨道更近的行星上,这些行星将更快地完成绕其宿主恒星的运行。即便如此,系外行星爱好者也不应期望太快获得回报——对任何系外地球的后续观测都将是棘手且耗时的。“行星越小,就越难确认,”Batalha 说。“这需要更多的望远镜时间。我们会非常小心对待这些。”