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開普勒太空望遠鏡於2009年發射,旨在搜尋遙遠恆星系統中類地行星,雖然尚未實現這一崇高目標,但它現在正在返回大量關於太陽系外各種行星的資料。 6月15日,開普勒團隊釋出了在太空望遠鏡三年多的任務的最初一個月左右時間內識別出的潛在行星資訊——這是一個包含超過300個候選天體的龐大集合,有望顯著擴充已知的太陽系外行星目錄。 這些資料已在預印本庫arXiv.org上線上釋出,並將提交給《天體物理學雜誌》。
除了大量公開的資料之外,開普勒團隊還保留了一份包含400個最引人入勝的潛在宿主恆星的列表,以供進一步觀測。 憑藉這兩組天體,開普勒有望改寫已知的系外行星目錄,該目錄目前包含約450個天體,包括開普勒團隊在1月份宣佈的五顆已確認的系外行星。
至少有十幾個候選天體的大小與COROT 7 b相當,COROT 7 b是已知最小的系外行星,直徑僅為地球的1.6倍,有些估計還要略小。 而這些僅僅是開普勒團隊未保留用於後續觀測的集合中最小的候選天體。 保留的400個潛在恆星系統集合包含看起來甚至更小的天體,可能小到地球大小。 “秘密已經洩露了,” 娜塔莉·巴塔利亞說道,她是聖何塞州立大學物理學和天文學教授,也是開普勒團隊的聯合研究員。“開普勒已經看到了地球大小的行星候選者。”
但是,在COROT 7 b失去其最小已知系外行星的桂冠之前,開普勒的候選天體必須透過更多資料驗證,以排除行星誘餌。 “我們完全預計一半的候選天體是假陽性,”巴塔利亞說。 一種常見的假陽性是開普勒目標恆星之一背後的食雙星; 這種食雙星阻擋的背景光可以模擬開普勒用來識別在其目標恆星前方經過的行星的週期性變暗。 該航天器對準天鵝座附近超過15萬顆恆星的區域進行觀測,並在地球繞太陽執行時尾隨地球。
如果沒有後續觀測,312個公開發布的候選天體的精細細節仍然很少——例如,開普勒可以確定行星的直徑,但不能確定其質量。 但即使是開普勒樣本的粗略輪廓也引人入勝。
例如,開普勒新宣佈的候選天體中有一半以上比海王星還小。 這與當前的系外行星目錄形成鮮明對比,由於觀測偏差,當前的目錄中充滿了氣態巨行星大小的世界; 在已知的直徑的近100顆編目系外行星中,除兩顆外,其餘都與海王星大小相當或更大。
開普勒可能還發現了第一個行星系統,其中可以看到不止一顆行星從其恆星前方經過。 公開資料集中的一顆恆星帶有三顆不同行星引起週期性變暗效應的特徵,另外四顆恆星顯示可能存在兩顆行星。 這種多行星系統很難透過開普勒選擇的搜尋方法——監測恆星中行星引起的陰影事件(稱為凌星)來發現,因為行星的軌道必須幾乎完全共面,以便兩者都與太空望遠鏡的視線對齊。
但是,開普勒探測的最終目標,一顆潛在可居住的類地行星,在類似地球的軌道上圍繞類太陽恆星執行,仍然遙遙無期。 開普勒團隊的協議要求,在候選天體被確認為真正的行星之前,必須記錄三次凌星,以及其他觀測結果,而類地軌道每年只會將一顆行星帶入開普勒的視野一次。 (開普勒尋找的行星凌星僅在每個行星軌道上發生一次,當三個天體——行星、宿主恆星和開普勒——對齊時。 對於一顆繞恆星執行大約需要一年地球年的行星,凌星每年發生一次。) 巴塔利亞說,根據這一要求,加上資料處理和確認的時間,真正的地球-太陽類似物將在三年半的任務結束後才會宣佈。
與此同時,隨著天文學家努力確認開普勒已經識別出的候選天體,公共資料的釋出應該會刺激大量獨立參與。 “我們稱之為富得令人尷尬——如此多的候選天體,”巴塔利亞說。“現在已經非常清楚,我們將無法自行跟進所有這些候選天體。”
允許開普勒科學家將其部分資料保密至2011年2月的決定,引來了部分同行研究人員的批評。 喬恩·莫爾斯,NASA科學任務理事會天體物理學部門主管,在5月份於邁阿密舉行的美國天文學會半年會議期間與天文學家舉行的市政廳會議上解決了這個問題。 莫爾斯解釋說,發射延誤導致開普勒團隊錯過了大部分年度後續觀測季,即從地球上的望遠鏡可以看到航天器目標恆星的月份。 “允許團隊保留大約400個目標進行地面後續觀測以尋找假陽性,這與原始資料釋出協議的精神是一致的,”莫爾斯說。“在座的各位都理解專有資料權的概念。”