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科學家今天宣佈，美國宇航局的開普勒太空望遠鏡發現的大量新行星加入了外星世界的行列。 所有新行星都是多行星系統的成員——擁有不止一顆環繞衛星的恆星。 研究人員使用了一種新方法來從開普勒發現的候選行星中剔除虛假訊號，從而使他們能夠將數百顆“已驗證”的行星新增到開普勒的發現計數中。 “我們研究了 1,200 多個系統，並從中驗證了 719 顆行星，”位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的 NASA 艾姆斯研究中心的 Jason Rowe 說，他領導了這項研究。* “這是有史以來最大的收穫。”
開普勒於 2009 年發射，並在去年因其兩個穩定反作用輪失效而停止採集資料。 然而，它相對較短的壽命已經帶來了豐富的發現，包括超過 3,500 個行星候選者以及通過後續觀測證實的 246 個世界。 新的收穫使其真正行星的總數超過 1,000 個。
開普勒透過測量行星從恆星前方經過時引起的恆星亮度下降來搜尋行星，這會短暫地使恆星的光線變暗。 這種稱為凌日法的方法準確率超過 90%，但有時非行星天體可能會欺騙望遠鏡。 “假陽性”最常見的原因之一是食雙星——一對繞軌道執行的恆星，有時從我們的角度來看會在彼此前方交叉——與開普勒正在研究的前景恆星位於同一視線方向上。 當一顆恆星從另一顆恆星前方經過時，食雙星會變暗，從而模仿行星會產生的變暗效果。
擁有單顆行星的恆星很難與食雙星區分開來。 但多行星系統不太可能是欺詐。“這種情況會發生，但同一顆恆星的背景中有兩顆食雙星的可能性很小，”馬薩諸塞州劍橋市哈佛-史密森天體物理中心 (CfA) 的 Francois Fressin 說，他沒有參與這項研究。“這個簡單的事實極大地增加了它們是真正的行星的機率。” 也可能存在食雙星和一顆帶有行星的恆星彼此正好重疊的情況，儘管這種可能性極小。“基於這個論點，我們開始研究統計資料，看看我們是否可以量化它，看看我們可以找出多少個，並非常有信心地說它們是經過驗證的行星，”Rowe 說。
開普勒發現的候選行星中，約有 20% 位於擁有多個世界的系統中。 在這群行星中，Rowe 和他的同事試圖透過檢查候選行星的光訊號來剔除少量可能是虛假訊號的行星。 來自單個行星系統的光將集中在一個點上，即母恆星。 然而，背景中的食雙星可能不會完全位於主恆星後面，而是會偏移一小段距離。 當這顆雙星因一顆恆星穿過另一顆恆星而熄滅時，視野中光的中心應該向一側移動，從而產生一個稱為移動質心的特徵。“移動質心是我們相當確定它們是假陽性的那些，然後我們有一個子集，其中大部分，我們非常有信心是行星系統，並且沒有混合的跡象，”Rowe 說。
多行星系統更容易驗證的想法並不新鮮，研究人員之前已經研究過如何剔除少量假陽性。“我在 [2011 年] 提出了這個論點，但現在已經仔細地制定出來了，”CfA 的 David Latham 說。“Jason 做得非常好。”
新的行星寶藏極不可能窩藏冒名頂替者，但它們並非傳統意義上的“已確認行星”。 這需要測量母恆星的運動，以確定行星的引力拖曳導致它擺動多少，從而揭示行星的質量。“即使我們可以非常有信心地認為這些天體是真正的行星，但我們目前掌握的關於它們物理性質的唯一資訊是它們的大小（半徑）和預期的平衡溫度（這取決於它們到母恆星的距離，這是已知的），”CfA 的 Guillermo Torres 說。
在新的行星寶藏中：一顆小的、可能呈岩石狀的世界； 一個奇特的雙星系統，其中每顆恆星都有自己的行星； 以及擁擠的系統，其中多顆行星彼此之間相互引力拖曳。“當然，在我們驗證的集合中，我們擁有人們可以想到的每種型別的行星系統，除了完美的地球類似物，”Rowe 說。 就目前而言，這仍然是開普勒的聖盃。
*編者注（2014 年 2 月 26 日）：引文中宣佈的 719 顆系外行星驗證總數在本文釋出後不久被開普勒團隊重新宣告為 715 顆。