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Apr. 12 2019

宇宙中還有更多地球,而且我們知道該先從哪找起了

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  • 在這張藝術家的想像圖中,美國航太總署(NASA)的凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱TESS)正經過繞著另一顆恆星運轉的高溫岩石行星。ILLUSTRATION BY NASA'S GODDARD SPACE FLIGHT CENTER

天文學家發布了一個超過1800顆恆星的全新星表,將有機會增加我們在鄰近恆星周圍發現類似地球行星的可能性。

在我們的銀河系裡有著為數眾多的外星世界。多虧有已經退役的克卜勒(Kepler)太空望遠鏡,讓我們得知銀河系中的大多數恆星都有某種類型的行星繞行。有些是像木星這樣的氣體巨獸,有些則是像海王星這樣的冰冷巨物。目前我們已經知道,少數幾顆行星可能擁有適合生命居住的環境。據此推算,與地球有許多相似之處的行星可能多達數十億顆。

現在,因為有了克卜勒的繼承者,我們或許知道了該往何處尋找這些行星。

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在3月26日出版的《天文物理期刊》(Astrophysical Journal Letters)上,有篇論文發表了凌日系外行星巡天衛星最優先鎖定的1822顆恆星的詳細目錄。這顆衛星在2018年發射,它的任務是接續搜尋系外行星的重要任務,並且深入探索這些遙遠行星的樣貌,特別是圍繞鄰近小型恆星運行的岩石行星。

凌日系外行星巡天衛星已經完全啟動並開始運作,很快就會開始觀測這些鄰近的恆星,尋找微小的亮度減弱現象,以偵測是否有行星繞行著它們。但研究團隊首先建立了「凌日系外行星巡天衛星適居恆星名單」(TESS Habitable Zone Stars Catalog),以增加他們發現不只是幾顆與地球相似的行星,而是好幾千顆的機會。

「在凌日系外行星巡天衛星正持續觀測的40萬顆恆星當中,我們想知道有哪些是我們應該要特別注意的,因為我們很有可能在這些恆星周圍,找到所接收到母恆星能量與地球相似的行星,」康奈爾大學(Cornell University)卡爾.薩根研究所(Carl Sagan Institute)的負責人,同時也是本篇研究的主要作者麗莎.卡坦奈格(Lisa Kaltenegger)表示:「我們不知道這是否表示這些行星上會有生物存在,但這些行星所擁有的能量與地球相仿,所以可能會具有和地球相似的環境。」

↑↑↑↑↑101科學教室:系外行星
系外行星的出現,挑戰了我們在宇宙中是孤獨存在的想法。一起跟著影片來了解系外行星的種類、科學家搜尋們系外行星的方法,以及銀河系裡究竟可能有多少的系外行星。

相似好兄弟

這個新的星表考慮了幾個因素,以尋找與地球相似的行星。包括行星繞母恆星公轉的時間長度、我們能夠兩度觀測到這顆行星從母恆星前方通過的可能性、這個星球所接收到的輻射量,以及它的母恆星大小。最後一點相當重要,因為像地球這樣的小型岩石行星,如果是繞行較小、較暗的恆星運行,也會讓凌日系外行星巡天衛星更容易發現它們。

「我們對小型恆星特別感興趣的原因,不僅僅是因為它們既與眾不同又有趣,更是因為基本上這些恆星更容易觀察。」科羅拉多大學波德分校(University of Colorado Boulder)的天文助理教授柴克.柏塔-湯普森(Zach Berta-Thompson)表示。他並沒有參與這項研究。

星表中的1822顆恆星大多都是較低溫、較紅的恆星,與克卜勒太空望遠鏡觀測期間發現的恆星相比,這些恆星與地球的距離更為接近。克卜勒所觀測的恆星大多距離我們有數百光年之遠,而凌日系外行星巡天衛星星表所選擇的目標恆星,平均距離僅有30光年,這麼近的距離能讓凌日系外行星巡天衛星更深入研究這些恆星和任何新發現的行星,也表示科學家能夠更容易地利用地面上的望遠鏡進行後續的追蹤觀測。

這份星表的最終目標,不僅是盡可能找到更多與地球相似的行星,也希望在這些外星世界中找到有生命存在的行星。研究團隊希望最後能利用預定在2021年發射的韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope),觀測系外行星的化學訊號,以研究這些行星的大氣層組成。

「我們或許可以研究某些行星的大氣,了解其組成成分及運作機制。」柏塔-湯普森說。

絕佳目標

此外,這樣的觀測將能幫助我們更了解行星和太陽系是如何形成的──甚至可能提供生命出現和興盛所需條件的線索。

在這些小型紅色恆星周圍尋找與地球相似的行星,還有個問題得要擔心──這些恆星可能相當不穩定,比我們的太陽還更頻繁地噴射出有害的恆星輻射。但是卡坦奈格和她的團隊認為,之所以會有這樣的擔憂,是因為我們總是以地球為中心來理解生命的演化。

「很多時候,當我們討論這些低溫恆星周圍的適居性時,我們所想到的是像你我這樣的生物,而不是那些已經適應該處環境的小型生命形式,或是微生物。」她說。

有了凌日系外行星巡天衛星的資料,卡坦奈格能夠站在她家的後院仰望夜空,知道她所注視的不僅僅是另一顆地球,而是許多與地球相似的行星。

「凌日系外行星巡天衛星正在觀測的目標,就是銀河系中最接近我們的恆星。因此實際說來,這顆衛星所發現的可能適居行星將會是我們未來數十年,或甚至數百年進行研究的最佳目標,」柏塔-湯普森說:「沒有更近的恆星了,所以將來當我們建造更大的望遠鏡時,這些恆星將會成為最佳目標。」

延伸閱讀:斥資一億美元的外星計畫係金A?巨大外星建築之謎揭密?原來……不是外星人啦!

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