超級地球或支持生命存在-tft每日頭條

探索矮星旁的“超級地球”

天文學家在鄰近的一個恒星周圍發現了一顆超級“地球”，它為我們提供了機會去觀測其大氣的組成。這是一件令人驚奇的重要發現。

超級地球或支持生命存在（超級地球的神秘面紗）1

圖解：一顆巨行星正圍繞着一顆紅矮星公轉。圖源： ESO

這顆恒星名為格利澤486 (Gliese 486)，是一顆黯淡的紅矮星，質量較小，距離地球27光年。從星系尺度上來說這個距離對于我們已經十分接近了，因為僅有200顆恒星在此距離範圍内。格利澤486大約是太陽質量和直徑的三分之一，明亮程度僅為太陽的百分之一。即使它是距離我們最近的恒星之一，但它的黯淡使我們仍然需要借助望遠鏡才能一睹它的真容。

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天文學家從2016起對其進行了為期五年的觀測，使用的是Calar Alto 高分辨率搜索 M 型主序星與近紅外和光學階梯光譜儀 (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exo-earths with Near-infrared and optical Echelle Spectrographs，CARMENES) 這是一個觀測附近紅矮星（也被天文學家稱為M型主序星）的項目，同時也用于觀測圍繞此類天體公轉的、地球大小的行星。

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圖解：兩個不同質量的物體繞對方運行時，大質量物質的軌道為一個較小的圓周，而小質量物質的軌道為一個較大的圓周。圖源：NASA/Spaceplace

如果一顆恒星有一顆行星圍繞其公轉，它們會同時繞兩者質心運轉。當其軌道為一個圓周時，一半的時間裡它朝向地球運動，而另一半時間則遠離地球運動，所以我們看到它所發出的光具有周期性的多普勒頻移。由于紅矮星的質量較小，所以行星的引力會産生更大的作用，導緻它們的這一現象更為顯著。

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天文學家發現這一恒星會以1.467天經曆一次周期頻移，這揭示出它的行星在近軌運行。他們還發現這顆行星質量是地球質量的2.8倍，且繞恒星的軌道半徑僅為260萬千米。這樣近的距離隻是月地距離的六倍而已！

讓人感到興奮的是，這顆行星也“穿過”紅矮星，每運行一周都會在它的前方直接經過一次，擋住了紅矮星的部分光芒，這讓我們測算出了它的大小，大約為地球直徑的1.3倍。

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得到這顆行星的體積與質量之後，我們就能得到最為重要的密度，約為7克每立方厘米。這非常重要因為密度告訴了我們行星的大緻組成。一個氣态巨行星，如木星，密度約為1克每立方厘米。一顆海洋行星（估計了其含有的岩石核或金屬核）密度大約為2至3克每立方厘米。地球大多數為岩石與金屬，密度約為5.5克每立方厘米。所以這顆被命名為格利澤486b (Gliese 486b) 的行星，略比地球緻密一些。

那些大緻為兩倍地球體積的行星被稱為“超級地球”，而這顆格利澤481b正好處在這一類别之中。

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圖解：質量-半徑圖顯示已知在0.5倍到2倍地球大小的行星質量分布。密度更大的行星分布在靠近圖的底端。（紅線顯示鐵核行星，藍線顯示海洋行星）格利澤486b處在與金星和地球同一根線上，反映出它們有着相似的組成。圖源: Science

即使這樣，它也并不是一顆類地行星。這顆中心紅矮星相比于太陽可能較為黯淡，溫度也更低，但是260萬千米的距離使繞它公轉的格利澤486b上的人感覺自己的腦袋被塞進了烤爐，或是窯爐：星球上的表面溫度高達430攝氏度（800華氏度），與金星上的溫度大緻相同。這個溫度不足以使它擁有一個足以熔化金屬的表面，但也不是一個你可以随意漫步的地方。

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同時也有好消息傳來：我們目前還沒有完全了解這顆“超級地球”的大氣，但是它為我們提供了機會去弄清真相。當它發生“淩日”現象時，部分光線會在到底地球的路上穿越行星大氣層。大氣中的分子和原子吸收特定波長的光線（特定色光），這使我們能夠識别出它。另外，這顆星球足夠熾熱以至于其中的一些分子會發光，釋放特定波長的光波。

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圖解：炙熱的超級地球的地表. 圖源：MPIA

這些發出的光大多數處在紅外波段，這對我們目前所做的觀測造成了一些困難。然而，計劃在2021年末發射升空的詹姆斯韋伯空間望遠鏡(the James Webb Space Telescope, JWST*)恰好能夠解決這樣的觀測難題。這顆紅矮星相對來說更加明亮，因此我們可能很快就能對“超級地球”的大氣層進行細緻的觀察。希望今後想這樣的行星會稱為JWST觀測的首要目标。

這篇論文中有一個我們以前從未見過的統計數據。在距離太陽10秒差距（32.6光年）的範圍内有357顆主序星，它們的核心将氫融合成氦，就如同我們太陽。（該數字截至 2018 年是準确的，但不太可能發生太大變化）。它們其中283顆為M型紅矮星，這占到了總體的80%！在這些恒星中我們已知40個系統，包含了80顆恒星。（許多恒星有多于一個已知行星圍繞其運行）

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在這80顆恒星裡，有50顆行星繞30顆紅矮星公轉。換句話說，環顧地球周圍，有許多行星圍繞紅矮星運行，當然也有許多紅矮星吸引着多顆行星。這可能就是我們星系中的普遍現象。

很明顯，如果你想尋找大量的行星，紅矮星是一個不錯的選擇。這一新的探索揭示了這一點，并且告訴了我們仍然有更多圍繞在紅矮星周圍的星球我們可以去發掘。

BY: syfy

FY: CybertronYhs

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