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寻找"地球双胞胎"的史诗式探索之旅 | 温哥华教育中心
   

寻找"地球双胞胎"的史诗式探索之旅

在约定日期,双方如同“交换囚犯”般互换结果,结果一致。我们在数据误差范围内,对该行星的质量得出了相同的结论。


该行星的最可能质量为地球的1.86倍。当时,这使克卜勒78b(Kepler-78b)成为首颗质量测量精确、且体积最小的系外行星。其密度与地球几乎相同。

但相似之处仅止于此。

克卜勒78b的“一年”仅持续8.5小时。这也是我当时被指示每隔4小时15分钟观测一次的原因——这正是行星位于轨道两侧、恒星摆动幅度最大的时刻。我们测得恒星以每秒约2公尺(约6.6英尺)的速度前后摆动,速度仅相当于慢跑。

Kepler-78 b 的极短轨道周期意味着其表面温度极高,足以使所有岩石熔化。尽管在大小与密度上,这颗行星是当时最接近地球的系外行星,但除此之外,它是一个极端炙热的熔岩世界,远离我们所熟知的宜居条件。

2016年,开普勒太空望远镜再度取得重大突破。

在巨蟹座方向发现一个拥有至少五颗凌日行星的行星系统,母星为类太阳恒星HIP41378。这项发现令人振奋的原因在于行星的位置:大多数已知凌日行星都位于比水星更靠近母星的轨道上(这与我们的侦测能力有关),但该系统中至少有三颗行星的轨道半径超过金星。

我们决定使用“Harps-N”光谱仪测量HIP41378系统中五颗凌日行星的质量。

然而,经过一年多的观测后,我们意识到仅靠一套仪器无法解析这组复杂的讯号。其他国际团队也得出相同结论。于是,与其竞争,我们选择携手合作,组成一个至今仍持续运作的全球合作联盟,历年来已累积数百笔径向速度数据。



图像来源,NASA/ JPL-CALTECH,宇宙中存在大量系外行星,其中一些位于其恒星的宜居带内

目前,我们已成功测得该行星系统中多数行星的质量与半径。

然而,研究这些行星仍是一场耐心的长期战。由于这些行星距离母星较远,凌日现象与恒星摆动的周期也相对较长,因此需耗费数年时间、累积大量数据,才能深入了解这个系统。

但这样的努力是值得的。

这是首个在结构上开始接近太阳系的行星系统。

尽管这些行星比太阳系的岩石行星略大、质量略高,但它们与母星的距离相仿,有助于我们理解宇宙中行星系统的形成机制。

系外行星探险者的终极目标


经过三十年的观测,已发现大量不同类型的行星。

最初发现的是“热木星”,这类大型气体巨星靠近其母恒星,因为凌日现象较深、径向速度讯号较强,是最容易被侦测的行星。

尽管最早发现的数十颗系外行星都是热木星,但如今我们知道,这类行星其实非常罕见。

随着仪器技术进步与观测数据累积,科学家陆续发现一类全新的行星,其大小与质量介于地球与海王星之间。尽管我们已知旷日累积的数千颗太阳系外行星,至今仍未发现真正类似太阳系的行星系统,也尚未找到真正类似地球的行星。

我们或许会因此认为地球是独特的行星,位于一个独特的行星系统中。

尽管这仍有可能为真,但机率不高。

更合理的解释是,尽管我们拥有先进的天文技术,在这个浩瀚无垠的宇宙中,我们侦测类地行星的能力仍相当有限。

对许多系外行星研究者而言,包括我们在内,寻找真正的地球双胞胎仍是终极目标——一颗质量与半径与地球相近的行星,绕行一颗类似太阳的恒星,距离也与地球与太阳的距离相仿。

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