天文學家稱量火星大小的系外行星

開普勒-138b是第一個尺寸和質量都經過測量的比地球小的行星

研究人員說,一顆距離我們太陽系約200光年的火星大小的行星,被證明是已知圍繞普通恆星執行的最輕的系外行星。

天文學家在測量了這顆名為開普勒-138b的炙熱行星的大小和質量後得出了這一發現,它圍繞著一顆名為開普勒-138的紅矮星執行。由於火星只有地球的53%(大約一半大小),所以開普勒-138b比地球小

在過去的幾十年裡,天文學家已經證實了超過1800顆系外行星的存在,即圍繞著除太陽以外的恆星執行的行星。然而,科學家計算像火星或水星這樣的小型岩石行星的質量,比計算像木星或土星這樣的大型氣體行星的質量要困難得多。科學家透過觀察系外行星的引力場對其恆星的拉力來測量它們的質量;小行星的質量很小,它們對恆星的微弱拉力更難讓天文學家探測到。因此,很少有地球大小的系外行星被測量過質量。[圖片中最知名的微小系外行星]


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在這項新的研究中,天文學家調查了開普勒-138,這是一顆質量約為太陽一半的寒冷、昏暗的紅矮星。開普勒-138位於天琴座,距離地球約200光年。

該研究的主要作者,賓夕法尼亞州立大學在大學公園的天文學家丹尼爾·喬托夫-胡特告訴Space.com,開普勒-138“距離我們比太陽遠1000多萬倍。”

此前的研究已經證實,恆星開普勒-138擁有三顆系外行星,透過探測到當其中一顆行星從它前面經過時發生的恆星光線輕微變暗的現象。這兩顆行星——開普勒-138c和開普勒-138d——的寬度約為地球的1.2倍。第三顆開普勒-138b的寬度比地球的一半多一點,使其大小與火星差不多。

喬托夫-胡特說:“開普勒-138b對我們來說的視大小,就像1000萬公里(620萬英里)遠的1個高爾夫球。”

這三顆系外行星非常靠近它們的恆星執行。開普勒-138b完成其軌道需要10天多一點,開普勒-138c需要將近14天,開普勒-138d需要大約23天。

研究人員利用美國宇航局的開普勒探測器,研究了這些系外行星之間的引力拉鋸戰如何影響它們的軌道長度。由於行星的引力與它的質量直接相關,科學家們得以稱量所有這三顆行星。

天文學家發現,火星大小的內部行星開普勒-138b的質量約為地球的十五分之一,即6.7%,約為火星質量的三分之二。

喬托夫-胡特說:“開普勒-138b是第一個尺寸和質量都被測量過的比地球小的系外行星。”

已知質量最小的系外行星可能是系外行星PSR B1257+12 b,其估計質量僅為地球的五十分之一,即2%。然而,那個行星不是圍繞一顆普通恆星執行的,而是圍繞一顆脈衝星執行——脈衝星是超新星爆炸後形成的密集、快速旋轉的殘留物。

瞭解開普勒-138b的質量和寬度有助於研究人員計算其密度,他們發現其密度約為火星的三分之二,表明它具有純粹的岩石成分。

喬托夫-胡特說,雖然開普勒-138b的質量和寬度可能與火星相似,但它距離它的恆星如此之近,因此溫度更高,這意味著它可能與火星非常不同。喬托夫-胡特說:“事實上,圍繞開普勒-138執行的所有三顆行星可能都太熱而無法保留液態水。”在這些行星上,表面溫度可以達到約960華氏度(515攝氏度)。

開普勒-138c和開普勒-138d的質量分別為地球的197%和64%。

喬托夫-胡特說,這一發現開啟了對小於地球的岩石系外行星的研究。

喬托夫-胡特說:“開普勒發現的各種各樣的系外行星表明,像我們太陽系這樣的系統可能不是常態,我們也不知道為什麼。”分析更多的系外行星“將為我們提供關於行星如何形成的線索,並使我們能夠了解像我們自己的系統到底有多普遍。”

科學家在《自然》雜誌6月18日刊中詳細介紹了他們的發現。

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Charles Q. Choi is a frequent contributor to 大眾科學. His work has also appeared in The New York Times, Science, Nature, Wired, and LiveScience, among others. In his spare time, he has traveled to all seven continents.

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