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天文學家們為銀河系的影像增添了更多細節,揭示了五個先前未知的太陽系外行星,這些行星是透過 NASA 探索行星的開普勒探測器的早期資料探測到的。一個研究團隊於週一在美國天文學會的一次會議上,以及在週四將在《科學》雜誌線上發表的一篇論文中報告了行星的發現。
開普勒探測器於三月份發射,旨在尋找像我們自己的世界——類地行星,它們在適宜的距離圍繞類太陽恆星執行,液態水可能存在於此。儘管這項搜尋可能需要數年時間,但該探測器在其最初 43 天的觀測中就能夠挑選出五顆更大、更熱的行星。
開普勒探測器在環繞太陽的軌道上尾隨地球,監測大約 15 萬顆恆星的亮度,尋找可能是由於行星從其恆星前方經過而引起的週期性變暗。開普勒合作研究員 Natalie Batalha,聖何塞州立大學物理學和天文學教授說,該探測器最初識別出 175 個可能的行星系統,以便從地面進行後續觀測。
Batalha 說,開普勒團隊在全球各地的中型望遠鏡上進行了 85 個晚上的觀測,並在夏威夷莫納克亞山頂強大的 10 米凱克望遠鏡上進行了 11 個晚上的觀測,徹底檢查了其中 50 個可能的行星系統。研究人員從地面尋找可疑恆星光譜中的多普勒頻移,這將揭示由軌道行星引起的引力擺動。許多是誤報,例如引力束縛的雙星互相掩食,但五顆先前未知的行星出現了。至於其他 125 個候選者,後續工作正在進行中。“目前的一個瓶頸是有足夠的望遠鏡時間來跟蹤我們擁有的所有這些有趣的候選者,”Batalha 說。
新開普勒結果中的五顆行星都是巨大的,質量範圍從大約 25 到 670 個地球質量。(質量最小的開普勒 4b,大約是海王星質量的 1.4 倍。)它們也非常炎熱——每顆行星的宿主恆星都和太陽一樣熱,但開普勒行星的軌道非常靠近它們的恆星,以至於它們在不到五天的時間內完成一次公轉。為了比較,太陽系中最內層的行星水星繞太陽一週需要 88 天。
新發現行星的短軌道週期使得能夠從小資料集中檢測到它們——每顆行星在 43 天的觀測視窗中多次經過其恆星,每次軌道都會使星光略微變暗。觀測軌道週期較長的較冷行星的多個軌道將需要更多時間。為了找到一個真正的類地行星,它以大約地球到太陽的距離圍繞類太陽恆星執行——換句話說,一個軌道週期約為一年的地球大小的世界——開普勒團隊估計,它將需要大約三年的探測器觀測。
更復雜的是,一顆大致地球大小的行星只會使其宿主恆星略微變暗,並且會在恆星中引起非常小的擺動,這使得識別和後續確認更加困難。
在開普勒視野中較小、較冷的恆星周圍,可能會更快地出現可居住的地球大小的行星,在這些恆星周圍,水可能存在於軌道更近的行星上,這些行星將更快地完成繞其宿主恆星的執行。即便如此,系外行星愛好者也不應期望太快獲得回報——對任何系外地球的後續觀測都將是棘手且耗時的。“行星越小,就越難確認,”Batalha 說。“這需要更多的望遠鏡時間。我們會非常小心對待這些。”