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華盛頓特區—本週在此舉行的美國天文學會會議，是歷史上規模最大的天文學家聚會（3400人）—彙集了有史以來最非凡的宇宙知識，可能唯一的例外是艾薩克·牛頓獨自用餐的時候。議題的廣泛性令人震驚，但其中最引人注目的是對太陽系外行星的研究。開普勒太空望遠鏡的發現最受關注，但我用整整一本筆記本記錄了其他系外行星的發現和理論。
系外行星如此有趣的原因不僅在於它們使天文學家更接近他們找到另一個地球的夢想，而且行星們從不讓人失望。每一種新的行星探測技術都帶來新的驚訝。對於發現第一顆繞類太陽恆星執行的系外行星的多普勒頻移技術，令人驚訝的是行星可以如此靠近其恆星執行。對於開普勒現在使用的凌星技術，令人驚訝的是行星具有意想不到的密度。
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質量與木星和土星相當的行星在緊密軌道上的密度低於預期—低至約每立方厘米0.1克。泡沫塑膠是會議上選擇的比喻，也許是因為睡眠不足的天文學家和記者們都在想著咖啡。這種蓬鬆行星的一個原因可能是恆星加熱它們並將它們膨脹，但哈佛大學的理論家迪米塔爾·薩塞洛夫表示懷疑。原因之一是，恆星輻射會加熱大氣層的頂部，而要使行星膨脹，您需要將能量注入到行星內部深處。潮汐加熱—恆星的引力像揉麵團一樣揉搓行星並使其變暖，就像來回彎曲回形針使其變熱一樣—可能對具有非圓形軌道的行星有效，但大多數行星並非如此。另一個想法是，行星可能會保留更多在其形成過程中產生的熱量。
對於像天王星和海王星這樣更小的行星世界，問題在於行星的質量和大小沒有形成連續體。這些行星和更大的行星之間存在明顯的差距。一種觀點認為，那些較小的行星世界曾經更大，並且它們的外層氣體在數十億年的無情恆星加熱後被蒸發掉了。美國宇航局戈達德太空飛行中心的布賴恩·傑克遜計算出，一顆靠近其恆星的類土星行星可能會在數十億年內損失100個地球質量的物質。
在已知行星尺寸的最低端，接近地球尺寸，密度之謎是密度值的範圍很廣，這暗示了十年前幾乎無法想象的成分多樣性。
諸如密度之類的屬性反映了行星是如何形成和演化的，但是重建這段歷史一直受到觀測選擇效應的阻礙。在會議上我最喜歡的演講中，俄亥俄州立大學的斯科特·高迪描述了多普勒技術和凌星技術至今都未能獲得具有代表性的行星樣本—部分原因是它們天生對大型、近距離行星敏感，部分原因是天文學家組織他們的觀測是為了最大限度地提高他們發現行星的機會，而不是獲得良好的統計資料。因此，天文學家不知道他們看到的是規則還是例外。
高迪自己的引力微透鏡技術—行星透過在背景恆星前方經過並暫時放大星光來顯示自身—避免了第二個問題（樣本選擇）。它監測數百萬顆背景恆星，並且不對可能在其前方經過的物體施加偏見。它並沒有避免第一個問題（有偏差的靈敏度），而是透過拾取更遠軌道上的行星來補充其他技術。那裡被認為是巨行星的起源地，即使是那些在緊密軌道上的巨行星。
高迪的 µFUN 巡天—一項結合了專業和業餘天文學家努力的低成本行動—迄今已發現五個行星系統，其中一個系統擁有一對類似於木星和土星的行星。如果巡天中的 13 顆恆星每顆都有行星，那麼考慮到該技術的偏差，應該總共出現 18 顆行星。
高迪和他的同事們冒險用這個微小的樣本進行統計，得出結論，每三顆恆星中就有一顆擁有行星—而多普勒技術則暗示只有每 20 顆恆星中有一顆。如果是這樣，大多數行星都留在它們形成的遙遠軌道上，而不是向內遷移。此外，在六個案例中出現一個行星對錶明，這種行星對在六個系統中發生一個—這使我們的太陽系成為少數，但不是完全的異常值。
隨著理論家努力解釋資料，觀測者繼續改進他們的儀器。哈佛-史密森天體物理學中心的羅恩·沃爾斯沃思描述了一項新技術，該技術可能使多普勒技術（仍然是黃金標準）能夠探測到類地行星。該技術尋找行星對其宿主恆星的輕微拉力；地球導致太陽以每秒約 10 釐米的速度移動。當今最先進的技術可以探測到每秒約 1 米的速度。一個問題是缺乏足夠穩定和精確的標尺來測量譜線及其微小的多普勒頻移。沃爾斯沃思認為，答案可能是雷射頻率梳，這聽起來像是雷射脫毛的可怕表親，但實際上是由快速脈衝雷射器產生的超精密頻率標準。
儘管取得了這些進展，開普勒仍然是找到第一個真正的類地行星的最佳希望。根據定義，類地軌道上的行星每年只在其恆星前方經過一次，因此開普勒還需要幾年時間才能發現一顆。與此同時，它將產生很多令人興奮的事情—不僅僅是關於行星。透過監測數百萬顆恆星尋找行星，該天文臺不禁會收集到有關這些恆星的資訊。聖何塞州立大學的娜塔莉·巴塔利亞使用開普勒來解決一個古老的問題：太陽有多典型？太陽的亮度振盪幅度不到百分之一。其他光譜型別的恆星是否也同樣平靜？
答案似乎是肯定的。最亮的 20 顆 G 型恆星同樣穩定。事實上，在巴塔利亞檢查的 43,000 顆 G 型恆星中，三分之二的恆星即使有活動，也更不容易發生諸如太陽耀斑之類的活動。它們的相對平靜，與行星的發現一樣，提高了銀河系其他地方存在生命的可能性。
CoRoT-7b 的藝術家印象圖，這是已知最小的繞類太陽恆星執行的系外行星：ESO/L. Calçada