天文学家发现“巨型地球”

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开普勒-10c的示意图,这颗比地球大出好几倍的行星,跟地球一样是岩石星球。远处的小红点是该行星系统中的另一颗行星——开普勒-10b。图片来源:哈佛-史密松天体物理中心/David A. Aguilar

(文/Phil Plait)大自然总是会让人捉摸不透。就在我们以为自己不会再因为我们的发现而感到惊奇的时候,最新的发现就让我们大吃了一惊。确切说来,天文学家发现了一类前所未见的行星——“巨型地球(mega Earth)”。这颗岩石星球要比我们的地球大得多,也重得多。

这颗行星名为开普勒-10c,距离地球大约550光年,实际上是在2011年被人首次发现的。它的发现者使用了“开普勒”空间望远镜,这台望远镜采用凌星法来寻找环绕其他恒星运转的行星。如果我们碰巧从一颗行星公转轨道的侧面去看它,那么它每公转一圈,就会从恒星和我们之间经过一次,遮挡很少的一部分星光。如此一来,这颗行星的轨道周期(也就是那颗行星上的一年)就可以被直接测定(你只要等着看两次遮挡之间间隔多少时间即可),行星的大小也可以测量出来——行星越大,它遮挡的星光就越多。

人们发现,开普勒-10c的直径大约是地球的2.35倍。他们原先认为,这颗星球足够巨大,应该拥有浓厚的大气层,看上去更像是一颗迷你版的海王星才对。果真如此的话,它的密度就不会太高,毕竟气态巨行星主要是由气体构成的。

想要测量密度,你就必须测得行星的质量。“开普勒”望远镜所采用的凌星法无法直接测定质量,因此人们一直无法确定这颗行星到底有多重。最近,天文学家使用“北天球高精度径向速度行星搜寻探测器(HARPS-North)”观测了这颗行星,将它的星光分解成了光谱。我们知道,引力的作用是相互的——在行星沿着自己的公转轨道绕着恒星转圈的同时,恒星也在绕着行星转圈,只不过幅度要小得多。这意味着,恒星有时候会靠近地球,有时间又会远离地球。通过测量这种运动带来的多普勒频移信号,天文学家测定了这颗行星的质量。

正是这个结果,让他们大吃了一惊。这颗行星的质量是地球的17.2倍。这个数字太大了,远远超出2.35倍地球直径的一颗迷你版海王星所应有的质量。这意味着,该行星的密度大约为7.5克/立方厘米,高得让人咂舌——要知道,地球的密度才只有5.5克/立方厘米,而典型的气态巨行星密度仅有1克/立方厘米左右。如此高的密度意味着,这颗行星必定是岩石星球,就像地球这样。

不过,需要指出的是,开普勒-10c在许多方面跟我们地球其实有着很大的差异。比方说,它表面的重力加速度就是地球的3倍以上。还有,它所围绕的那颗恒星与太阳非常相似,但公转轨道却要比地球离太阳近得多。这颗行星的表面温度可能高达200℃,如果它拥有大气,那温度还会更高。你可以直接在地面上烤巧克力脆片饼干,不过烤出来的饼干会非常扁平。

顺理提一句,这个系统里还有另外一颗行星存在,即开普勒-10b。它的质量是地球的3倍,直径是地球的1.5倍。这意味着它的密度跟地球非常相似,无疑也是一颗岩石星球。事实上,它是我们人类在太阳系外首次确认的岩石星球,不过它距离自己的“太阳”仅有几百万千米,表面温度超过2000℃!所以,尽管是一颗岩石星球,那里的岩石很可能都被熔成岩浆了。我打赌,那里绝不是一个适合观光的好地方。

必须要指出的一点是,尽管这一发现称得上惊奇,但并不令人震惊。我的意思是,尽管我们没有预料到这一发现,但是从已经被确认发现的近2000颗外星行星中,我们了解到一件事情——外星行星都是古怪的。好吧,或许我们所处的太阳系才是古怪的,我们之所以认为太阳系很正常,只不过是因为这里是我们的家园。不过,具有讽刺意味着的是,作出预料之外的发现,正是我们在探索新的前沿时,你预期应该会遇到的事情。

发现第一颗外星行星,不过是20年前的事情。在这一领域,我们依然是初学者。我们才刚刚开始发现惊奇。在茫茫宇宙之中,还有更多古怪之地等着我们去发现。(编辑:Steed

 

编译自:BadAstronomy.com,Astronomers Find a New Type of Exoplanet: “Mega Earth”

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