七顆類地行星,三顆可能位于宜居帶!這個恒星系與太陽系很像

天空之城 2023/01/29 檢舉 我要評論

在2016年的時候,天文學家在距地球 40光年的寶瓶座方位發現了一個很有意思的系外世界,可以說這是目前最像太陽系的一個世界,不過是縮小版的,它由 一顆恒星和七顆行星組成,這七顆行星的大小都與地球相似,并且其中三顆是可能位于宜居帶之內。

特拉普斯特-1 恒星系示意

這個系外世界就是被稱為 特拉普斯特—1號的恒星系。

2022年12月詹姆斯韋伯望遠鏡觀測了這個世界,探測它們的行星大氣,來推測這些行星的宜居性。

宿主恒星

特拉普斯特1號是顆超冷矮星,也就是一類 低質量的紅矮星

太陽和特拉普斯特-1的對比

這類恒星比起太陽,它很小,顏色,也不是黃色而是紅色,它的直徑大概只有太陽的11%,質量大概是太陽的9%,所以比起木星它也大不了多少。

這類恒星的表面溫度是低于2500℃,這樣的溫度比太陽的6000多℃度,還不到一半。所以稱為 超冷矮星

不過小也有小的好處, 這類恒星的壽命是要比太陽長的多

在這里我們提一下,恒星的壽命是取決于它的內核聚變,內核聚變的快慢是與質量有關,質量越大,內核聚變反應則越快,所以恒星的壽命也就越短,反之,質量越小,壽命則越長。那麼像太陽這樣的G型恒星,其壽命大約是百億年,而這類超冷矮星的壽命預估是可達千億年。

所以千億年的時間,若是已孕育生命的話,那麼他們是可以有很長的時間來發展文明。

行星的發現

特拉普斯特1號開始被天文學家廣泛關注是在2016年之后,也就是2016年5月《自然》雜志的一篇研究使它出名。

在這次研究中天文學家利用凌日法在這里是首次發現了三顆類地行星。

2016年發表的論文

2017年他們把行星的數量增加到了7顆,并且它們還都是類地行星。

2017年論文

從此,這顆小而昏暗的恒星便成為了系外行星研究以及探尋外星生命的寵兒。

前面我們提到這些恒星是通過凌日法觀測到的。

行星凌日示意

凌日法是依據 行星凌日時造成恒星的亮度變化來尋找系外行星的一種方法。

行星凌日示意

一般行星的凌日會產生這樣一種 U型的光變曲線。行星的 體積越大,曲線的 深度則越大,運行的 周期越長,曲線的 寬度則越寬

那麼依據特拉普斯特7種不同的光變曲線,我們最終得到了這些信息。

行星概況

這七顆行星的大小都 與地球很接近

行星參數 上為特拉普斯特七顆行星,下為太陽系四顆行星

我們分別以bcdefgh來對特拉普斯特的行星進行編號。

其中 行星h最小,它的半徑大約是地球的0.76倍。

行星g是最大,它的半徑約為地球的1.13倍,其余是位于兩者之間。

距離最近、軌道周期最短的則是行星b,它繞恒星公轉一周只需要1.5個地球日,距離最遠的是行星h,它繞恒星公轉一周是需要19個地球日,也就是這里的一年最短是1.5天,最長的也只有19天。

行星b距離宿主恒星是0.011個天文單位,最遠的行星h則是0.059個天文單位。

這樣的數據表明, 這是一個非常緊湊的恒星系,像太陽系的縮小版。

行星排列示意

我們把地球到太陽的平均距離 1.5億公里稱為1個天文單位

也就是從地球到太陽這個距離我們這里有3顆行星,但反觀特拉普斯特1號,它在不到0.1個天文單位的尺度上是排列了七顆地球大小的行星,要知道,水星到太陽的距離也都有0.46個天文單位,所以特拉普斯特1號這個恒星系的尺度,還沒有水星的軌道大。

特拉普斯特恒星系與太陽系對比

不過這樣的排列也會存在非常震撼的觀感,在行星表面可以清晰的看到其他行星。

行星表面藝術圖

行星宜居研究

它們距宿主恒星近,但也就像前面我們所說,因宿主恒星特拉普斯特1號是顆超冷矮星,所以依照接收光的強度,行星e f和g與地球接收太陽光的強度差不多,所以它們三個便成為了觀測的焦點,它們有液態水存在的可能,但前提是它們需要存在大氣層。

紅矮星周圍的行星保存大氣層一般很困難,因為紅矮星在 前期演化極不穩定,它會存在一種被稱為 超級耀斑的爆發,這種爆發會釋放很高能的帶電粒子,從而轟擊大氣層,使大氣層消散,所以,在前期的演化過程中行星的大氣層很難保存。

紅矮星超級耀斑示意

不過據觀測,特拉普斯特1號是顆古老的恒星,年齡大概在70億年左右。所以即使前期大氣層消散,但后期這三顆行星或許已經重新凝聚大氣。

2022年12月在一次天文學會上研究人員透露,詹姆斯韋伯望遠鏡已經觀測了這里,但結果還正在計算當中,根據目前的數據顯示,行星g似乎沒有富含氫的大氣,這是行星最外圍的大氣層,所以結果可能暗示行星g沒有大氣或只存在較低的大氣層。

大氣觀測示意

其他幾顆行星的數據還在研究之中,結果估計也快公布了。

那麼它們是否存在大氣層又存在怎樣的大氣層,我們就等詹姆斯韋伯的結果了。

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