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Jun. 04 2019

系外行星新發現──隱身於眾目睽睽之下的18顆地球大小行星!

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  • 在這幅藝術家的想像圖中,一顆系外行星繞著母恆星公轉。科學家運用新方法,重新分析美國航太總署(NASA)克卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)的數據,竟從舊數據中又發現了18顆新的系外行星。ILLUSTRATION BY ESO/L. CALÇADA

  • 天文學家搜尋恆星亮度的微弱變化,以確認是否有繞恆星公轉的行星。傳統的方式是尋找突然的亮度變化,但新的演算法能夠尋找較為平緩的亮度變化,以發現較小的行星。PHOTOGRAPH BY NASA/SDO (SUN), MPS/RENÉ HELLER

  • 在這幅插圖中,以橘色和綠色表示的18顆新行星都比海王星要來的小,其中三顆甚至比地球還要更小。以綠色表示地行星名為EPIC 201238110.02,是這一批發現的新行星中唯一可能適合生命存在的行星。PHOTOGRAPH BY NASA/JPL (NEPTUNE), NASA/NOAA/GSFC/SUOMI NPP/VIIRS/NORMAN KURING (EARTH), MPS/RENÉ HELLER

天文學家預測,由於採用了一種新的搜尋方法,我們可能還會發現100多顆小型行星。

在這幅藝術家的想像圖中,一顆系外行星繞著母恆星公轉。科學家運用新方法,重新分析美國航太總署(NASA)克卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)的數據,竟從舊數據中又發現了18顆新的系外行星。ILLUSTRATION BY ESO/L. CALÇADA

美國航太總署(NASA)的克卜勒望遠鏡(Kepler Space Telescope)自十年前升空至今,已經發現了幾千顆行星。這證明在我們的銀河系裡,行星的數量比恆星還要更多。

不過,儘管克卜勒望遠鏡已經退役不再進行觀測,科學家仍然在它的數據庫中找到不少寶藏,其中包括了18顆最新發現的較小行星。這些之前被忽略的行星,有許多都與地球大小相近,其中一顆行星的軌道甚至位在適合生命居住之處。

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↑↑↑↑↑101科學教室:系外行星

刊登在《天文學與天文物理學》(Astronomy and Astrophysics)期刊上的兩篇論文,發表了這項最新發現。「我很興奮,但並不驚訝,」美國加州理工學院(California Institute of Technology)的傑西.克里斯蒂安森(Jessie Christensen)如此評論,「用改良的資料搜尋方法,一定會找到之前所沒有探測到的小型行星。」

帶你發現嶄新世界

克卜勒太空望遠鏡在2009年至2013年期間,只盯著滿天星空的一小部分,觀察行星從恆星前面經過時所產生的亮度變化。這些行星凌日現象會讓恆星的亮度短暫微幅下降,科學家可以利用這樣的「光變曲線」,計算出行星的大小和軌道。

後來,克卜勒望遠鏡發生故障,而無法一直盯著同一片天空觀測。於是它開始掃描更多天區,進入K2任務階段,直至2018年底因為耗盡燃料而退役。

克卜勒任務結束時,研究團隊正式公佈了他們的豐碩成果:在克卜勒的主要任務階段,共發現了約2300顆確認的行星和2400多顆候選行星;而在之後的K2階段,又增加了約500顆行星和候選行星。

正是第二項數據引起了德國馬克斯.普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research)的勒內.海勒(René Heller)以及同事的注意。

追尋新視野

海勒利用一套能更精確找出類似地球大小行星的程式,重新分析了K2任務的數據。我們之所以較不容易發現這些較小的行星,是因為它們所遮擋住的星光比例太少了,而且凌日現象可能也會被其它原因引起的恆星亮度變化所掩蓋,像是星斑所導致的恆星光度微幅減弱。

天文學家搜尋恆星亮度的微弱變化,以確認是否有繞恆星公轉的行星。傳統的方式是尋找突然的亮度變化,但新的演算法能夠尋找較為平緩的亮度變化,以發現較小的行星。PHOTOGRAPH BY NASA/SDO (SUN), MPS/RENÉ HELLER

一般而言,恆星的邊緣較昏暗,而中央則較為明亮。因此,當一顆小型行星開始緩慢地穿越恆星盤面前方時,並不會在一開始就讓原本較暗的恆星邊緣出現劇烈且明顯的亮度變化。

海勒和他的同事考慮到這一點,重新分析了K2任務的數據,尋找一開始亮度變化較為平緩的的行星凌日現象。他們主要的目標,是已經擁有至少一顆已知行星的恆星。因為統計上說來,在這些恆星系統發現更多的系外行星,更有可能是正確的偵測,而非誤報。

他們之所以選擇K2任務的數據,是因為這樣會更為快速。

「克卜勒的主要任務發現了超過2000顆確認的系外行星,而且每顆恆星的光變曲線都長達1600天,」海勒表示,「相反地,K2任務只發現了約500顆確認的行星,而且光變曲線只有80天長。」

最後,研究團隊從517組的K2光變曲線中,又發現了18顆新的系外行星。這18顆行星都屬於小型行星,其中最大的一顆直徑也只比地球的兩倍多一些;而最小的一顆直徑僅相當於地球的70%,是克卜勒望遠鏡所發現的最小行星之一;還有一顆行星的軌道位在紅矮星的適居區內──這是指行星表面的溫度可以讓液態水存在。

無垠的璀璨星空

由於這18顆新的行星,都是在海勒對K2數據展開初步篩選時就出線。這麼說來,在其餘的克卜勒資料中,可能還隱藏著大量的小型行星。海勒表示,他們只掃描了K2數據的一小部分,而研究團隊下一步計畫,是要篩選克卜勒主要階段任務的數據。

海勒說道:「我現在就可以告訴你,將來我們還會發現更多先前未知、大小與地球相近的行星。」根據他的估計,在克卜勒主要任務階段的數據中,至少還藏著一百顆小型的系外行星。

在這幅插圖中,以橘色和綠色表示的18顆新行星都比海王星要來的小,其中三顆甚至比地球還要更小。以綠色表示地行星名為EPIC 201238110.02,是這一批發現的新行星中唯一可能適合生命存在的行星。PHOTOGRAPH BY NASA/JPL (NEPTUNE), NASA/NOAA/GSFC/SUOMI NPP/VIIRS/NORMAN KURING (EARTH), MPS/RENÉ HELLER

克里斯蒂安森也同意這個看法,他認為該研究團隊用來尋找行星的方法相當可靠。

「我相信一定還會發現更多的行星,」克里斯蒂安森表示,「這都要歸功於美國航太總署完整歸檔、記錄妥善的公開數據庫。科學家即使是在克卜勒主要階段的數據中,也會繼續發現新行星!」

 

延伸閱讀:冥王星外發現新天體,暗示可能有神秘「X行星」存在! / 發現最熱行星,比大多數恆星都熱!

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