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银河系普存在宜居行星 发激光信号期待外星回应

http://www.kexue.com 2013-11-07 09:21:39 新浪科技  发表评论


这里展示的是迄今已经发现的所有位于宜居带的行星。从左到右分别是:Kepler-22b,Kepler-69c,Kepler-62e,Kepler-62f 和地球

  一项最新研究指出,可能每5颗类太阳恒星的周围就隐藏着一颗在宜居带范围内运行的地球大小的系外行星。有关这项发现的论文发表于本周出版的《美国国家科学院学报》上,这一研究工作是在美国宇航局已经失效的开普勒望远镜遗留数据的统计学分析基础上得到的。

  天文学家认为在所有和太阳相似的恒星中大约有22%可能拥有围绕其运行的小质量岩石行星,并且恰好位于宜居带范围内。在这一范围内运行的行星将会接收到与地球相似水平的光照。这项研究的第一作者,美国加州大学伯克利分校的天文学家杰夫·马西(Geoffrey Marcy)表示:“我们的研究结果显示大小与地球相仿的小型行星是普遍存在的。”

  新的成果?

  开普勒望远镜于2009年发射升空,其使命是搜寻太阳系外行星,其使用的手段则是精确测光,观察恒星由于周边行星的周期性遮挡而导致的亮度减弱,这被称为“凌星”现象。在过去的4年间,直到今年夏天由于故障而导致失效,开普勒望远镜已经对位于天鹅座以及天琴座的大约15万颗恒星进行了观测。

  在他们的研究组中除了马西教授之外,还有他的同事安德鲁·霍华德(Andrew Howard)以及埃里克·帕提古拉(Erik Petigura)。这个研究小组将他们的关注重点放在其中大约4.2万颗与太阳相似的恒星身上,它们的亮度要么与太阳相当,要么稍小一些,温度稍低一些。

  研究组在这些恒星的周围一共发现了603颗潜在的行星目标,或者称作“行星候选体”,其中有10颗行星的大小与地球接近。这里所谓的“接近”是指其直径大致相当于地球的1~2倍,并且由于其与恒星之间的距离适当,其表面的温度范围也不至于太过极端。

  随后研究组将4万颗虚构的行星目标信号输入开普勒数据库,以便检验他们开发的分析软件的可靠性。

  这些虚构的行星目标大小分布差异很大,从地球大小的行星体,一直到10倍地球大小的行星体。这些虚构行星的轨道距离差异也很大,其中一部分位于宜居带,而其他一些则要么距离太近,要么距离太远。

  当然,在此过程中研究组还考虑了开普勒所使用的凌星观测法的局限性,即只有当行星,恒星以及我们的观测视线在同一平面上时我们才有可能看到凌星现象,因此这种方法必定会存在大量的遗漏现象发生。

  总体而言,研究组估算认为在银河系中,大约22%的类太阳恒星周围应当存在围绕其运行的、并且处于宜居带中的地球大小的行星体。

  重要意义?

  马西指出,这项发现对于行星形成理论的研究,以及考察不同类型的行星体如何形成目前我们所看到的比例,同样具有重要意义。他说:“行星形成理论的研究者们现在将可以使用我们的研究结果构建新的计算机模型来模拟行星系统的诞生过程。他们现在将拥有检验他们理论的试金石,那就是他们的理论必须能够反映我们观测到的事实,这些行星的轨道特征,它们的大小,等等。”

  这意味着什么?

  这一结果还意味着,距离地球最近的与地球大小相似的系外行星可能就在大约12光年之外,这是一个非常近的距离。

  马西在一份电子邮件中写道:“天文学家知道在我们太阳系周围距离最近的数千颗恒星的精确位置。而现在我们又了解到,大约每5颗类太阳恒星中就有一颗,其周围的宜居带范围内拥有至少一颗与地球大小相仿的岩石行星。”

  他介绍说:“你可以想象从太阳系出发向外飞行,并在距离我们最近的一颗类太阳恒星附近停留,然后飞往下一颗,然后再下一颗,这样不断继续。当我们抵达第五站时,你已经越过了5颗与太阳相似的恒星了。平均来说,1/5的类太阳恒星在其周围宜居带中就会存在一颗与地球大小相仿的岩石行星,并且这颗行星上的温度适中。”

  这项研究论文的合著者之一霍华德原本是加州大学伯克利分校的一名博士后研究员,现在在夏威夷大学天文系担任教职。他指出,当美国宇航局以及其他国家的空间机构在规划未来接替开普勒空间望远镜的项目时,了解宇宙中这些行星的大致数量规模将会具有重要意义。

  霍华德表示:“开普勒项目的后续计划将尝试直接拍摄一颗系外行星的图像,而工程师们在设计需要搭载的镜头时,他们将需要知道未来将要拍摄的地球大小系外行星中最近的一颗大概是在什么样的距离上。”

  下一步的打算?

  既然现在已经了解了银河系内部位于宜居带中系外行星的大致数量规模,马西教授和他的研究团队正在规划大胆的下一步计划。他说:“我们将调用全世界最强大的望远镜,将其对准一颗地球大小的系外行星,尝试接收可能生活在这颗行星上的高级智慧生物向我们发送的激光信号。我们可能会失败,但如果我们不去尝试,那我们就永远不会成功。”(晨风)

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