100光年外!地球的「雙胞胎」行星被發現,是否宜居?

天空之城 2023/01/13 檢舉 我要評論

好消息!天文學家發現了迄今為止第二顆和地球差不多大的系外行星,它和地球的體型確實非常相似。

發現這顆系外行星的,是美國宇航局的凌星系外行星巡天衛星(TESS),這是一顆專門利用凌星法發現系外行星的衛星。自從2018年4月升空以來,TESS已經在宇宙中發現了285顆得到確認的系外行星,以及超過6000顆候選的系外行星,對于人類了解系外行星的世界功不可沒。

這一次被發現的系外行星,被命名為TOI 700 e。它距離我們大約100光年,這在天文學的長度下已經是很近的距離了。它的宿主恒星名叫TOI 700,在此之前,其周圍已經有3顆系外行星被發現了,分別被命名為TOI 700 b、c和d。

盡管早就發現了3顆行星,天文學家一直對這顆恒星沒有太大的興趣,因為其中兩顆行星距離它太近了,表面溫度很高,遠超過生命能夠承受的范圍。

相比之下,TOI 700 d是唯一讓天文學家略感興趣的天體。這顆行星的半徑比地球大了20%左右,屬于一顆超級地球。而且它圍繞宿主恒星公轉的周期是37天,按照這個數據計算它的距離之后,天文學家認為,它應該恰好處于宜居帶內,這使得其表面溫度允許水以液態形式存在,這是孕育生命的基礎。

這一次發現的系外行星,按照順序被命名為TOI 700 e,它真的吸引了天文學家的目光。據估計,TOI 700 e的半徑大約是地球的95%,和地球的體型非常相近,和金星幾乎完全相同。金星被稱為太陽系內地球的孿生姐妹,TOI 700 e也配得上這個稱號。

研究人員進一步觀測,發現它的公轉周期大約是28個地球日。按照此前的數據,它應該位于TOI 700 c和d之間,不過并不處在宜居帶內。

這并沒有讓研究人員失望,因為TOI 700 e的位置還沒有達到那麼離譜的程度。盡管天文學家提出了宜居帶的概念,但不同的恒星有不同的情況,所以宜居帶的約束未必那麼嚴格。即便是在太陽系,我們地球處在宜居帶內,但位于地球內側的金星和外側的火星都曾經非常宜居,甚至比地球環境更好,同樣有過孕育生命的機會。

因此,如果我們按照這樣的標準適當放寬宜居帶的范圍的話,TOI 700 e還真的有可能在表面保持溫暖宜人的溫度,從而為生命提供生存的基礎。又或者它可能像金星一樣,如今已經非常炎熱了,但在高層大氣等區域保留著生命的可能性。

天文學家對于它的宜居性的擔憂還有一點,那就是它的宿主恒星TOI 700。TOI 700是一顆紅矮星,也就是宇宙中最小的M型恒星。之所以TOI 700 e距離它這麼近還有可能處在宜居帶內,正是因為它的溫度比太陽低得多,所以不會把行星烤得炙熱。

紅矮星也有一定的弊端,那就是強烈的耀斑。我們知道,最近幾天,我們的太陽就釋放了2次大耀斑,導致南半球部分地區無線電出現了短暫的狀況。和太陽相比,紅矮星的耀斑普遍劇烈得多,足以殺死附近行星上的生命,這也是很多紅矮星周圍的行星不被看好的原因。包括「三體星」——比鄰星b,也面臨相同的問題,宜居性一直被質疑。

令人欣喜的是,TOI 700和它的同類相比,顯得非常平靜。在長達兩年的完整觀測中(并不是連續的觀測),天文學家并沒有在這顆恒星上發現突然的劇烈脈沖,或許它真的是紅矮星中的特殊分子,為TOI 700 e的宜居性提供了保障。

或許這顆系外行星真的有孕育生命的條件!

目前下結論還為時過早,天文學家需要進行更多的觀測。遺憾的是,現在天文學家從TESS的數據中所掌握的信息,基本上就到此為止了。據美國宇航局加州噴氣推進實驗室的天文學家Emily Gilbert介紹,她和其他天文學家正在展開對這顆系外行星的更多觀測的計劃,雖然現在還沒有結果,但未來可期。

Gilbert指出:再過差不多1個星期的時間,TESS就會重新展開對TOI 700的觀測。在未來一年的時間里,它的另外九個月左右的數據也將得到處理。

其他觀測設備也將陸續加入到觀測TOI 700的行列中來,Gilbert目前正在利用位于智利的甚大望遠鏡陣列進行觀測,它的巖石系外行星和穩定光譜觀測的埃歇爾光譜儀(ESPRESSO)最擅長對類似于地球這樣的巖石系外行星進行觀測,它可以幫助研究人員TOI 700的四顆行星的質量,進一步了解它們的環境。

另外,還有她的一位合作者正在利用哈勃太空望遠鏡對TOI 700的紫外輻射進行觀測,這些觀測數據可以為研究人員建立這些行星的氣候模型提供參考。

有人會想到目前最強大的望遠鏡——詹姆斯·韋布太空望遠鏡,該望遠鏡可以對系外行星進行光譜觀測,確定其大氣層所含的化學物質。遺憾的是,TOI 700的行星不適合利用韋布望遠鏡進行這方面的研究,他們的體型過小,分析時間過長,研究成本太高。

目前,我們只能寄希望于現有的設備,希望天文學家們能取得更多發現。如果TOI 700 e真的宜居,那無疑將是一個好消息。

即便最終確定它并不宜居,這樣的研究也并不是白費力氣,它對于天文學家了解太陽系的歷史也有很大的幫助。

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