太陽系外行星

太陽系外行星

天文學家于2008年首次拍到了太陽系外行星的直接圖像,包括一個單行星系統的可見光快照和一個多行星系統的紅外線照片。類地行星可能就存在于這個三行星系統中,隻是它們太暗根本就拍不了平常照片。

  • 中文名稱
    太陽系外行星
  • 外文名稱
    extrasolar planet或exoplanet
  • 簡稱
    系外行星
  • 偵測方法
    天體測量法、視向速度法、脈沖星計時法

基本概述

太陽系外行星

太陽系外行星,簡稱系外行星,泛指在太陽系以外的行星。歷史上天文學家一般相信在太陽系以外存在著其它行星,1990年代人類才首次確認系外行星的存在,而自2002年起每年都有超過20個新發現的系外行星。美國宇航局(NASA)在搜尋系外行星,探測到了18406顆類似行星的天體,確定了15847顆系外行星,並認為其中262顆系外行星可能宜居。天文學家將對這些行星作進一步的分析,進行額外的觀測,並最終進行確認。

偵測歷史

1855年,在東印度公司馬德拉斯天文台(Madras Observatory)工作的雅各(W. S. Jacob)發現蛇夫座70雙星系統軌道異常,懷疑當中有類似行星的物體;

1890年代,芝加哥大學及美國海軍天文台(United States Naval Observatory)的湯瑪斯·傑佛遜·傑克遜·希(Thomas Jefferson Jackson See)聲稱軌道異常證明該系統當中有一個公轉周期為36年的黑暗物體,但福雷斯特· 雷·莫爾頓(Forest Ray Moulton)隨即指出這樣的系統極不穩定。

在1950至1960年代,斯沃斯莫爾學院的彼德·範德(Peter van de Kamp)聲稱發現了繞著巴納德星公轉的行星。

太陽系外行星

1988年,加拿大天文學家布魯斯·坎貝爾(Bruce Campbell)等人的結果是首次獲得隨後觀測確認的發現,他們利用視向速度法發現圍繞仙王座 γ(少衛增八)的行星;然而因為當年技術條件所限,包括發現者本身的天文學界都對結果有所保留。也有人懷疑這些其實是質量介乎于行星和恆星之間的棕矮星。隨後不少觀測支持仙王座γ擁有行星,但亦有研究顯示相反的證據。最終到了2003年運用改進了的觀測技術方能證實。

1991年,安德魯·林恩(Andrew Lyne)等人聲稱運用脈沖星計時法發現了一個圍繞PSR 1829-10的脈沖星行星。雖然結果受到註目,但林恩及其研究隊伍很快便撤回結果。

1993年,波蘭天文學家阿萊克桑德·沃爾茲森(Aleksander Wolszczan)及戴爾·弗雷(Dale Frail)宣布發現一個圍繞PSR 1257+12的脈沖星行星。這項發現迅速被確認,普遍認為這是首次對系外行星的確認。這些系外行星相信是由超新星的殘餘物所構成,或是巨型氣體行星的固體核心被超新星拋出所形成。

1995年10月6日,日內瓦大學(University of Geneva)的米歇爾·麥耶(Michel Mayor)及戴狄爾·魁若茲(Didier Queloz)宣布首次發現一顆普通主序星(飛馬座51)的行星,這發現開展了當代的系外行星發現。先進的科技,特別是高解像度的光譜學,大大加速了新系外行星的發現。這些新發展讓天文學家可以憑行星對母星的重力影響間接偵測到系外行星的存在,亦有行星因為經過母星前面導致母星光度減弱而被發現。

2006年10月2日,人類一共發現了210個系外行星,包括一些在1980年代後期已被發現,卻在後期才被證實的,當中很多都是由傑弗裏·馬西(Geoffrey Marcy)的隊伍在加利福尼亞大學的利克天文台(Lick Observatory)和凱克天文台(Keck Observatory)發現。現已發現了二十個擁有超過一個行星的星系,最早發現的一個為仙女座υ行星系統;另外亦有四個行星圍繞兩個脈沖星的情況。經紅外線觀測恆星盤亦顯示在一些行星系統中也存在著數以百萬計的彗星。

偵測方法

現時偵測

1、天體測量法

天體測量法是搜尋系外行星最早期的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨著時間變動。如果恆星有一顆行星,則行星的重力將令恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來,恆星和行星圍繞著它們共同的質心旋轉(二體問題)。由于恆星的質量比行星大得多,它的運行軌道比行星小得多。到了2002年,哈伯太空望遠鏡才首次成功以天體測量法發現Gliese 876的行星。未來的太空天文台,例如美國國家航空航天局的太空幹涉任務(Space Interferometry Mission),可能會運用天體測量法發現更多系外行星;但目前為止這方法仍未普遍成功。天體測量法的一項優勢是對大軌道的行星最為敏感,因此能和其它對小軌道行星敏感的方法互補不足。然而這方法需要數年以至數十年的觀測方能確認結果。

2、視向速度法

太陽系外行星

和天體測量法相似,視向速度法同樣利用了恆星在行星重力作用下在一條微小圓形軌道上移動這個事實,但是目標是測量恆星向著地球或離開地球的運動速度。根據多普勒效應,恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。因為恆星圍繞質心的軌道很微小,其運動速度相對于行星也是非常低的,然而現代的光譜儀可以偵測到少于1米每秒的速率變動。

3、脈沖星計時法

脈沖星是超新星爆炸後留下來超高密度的中子星。隨著自轉,脈沖星發出極為有規律的電磁波脈沖,因此脈沖的輕微異常能顯示脈沖星的移動。和其它星體一樣,脈沖星亦會受其行星影響而運動,故此計算其脈沖變動便可估計其行星的性質。這方法最初並非設計來偵測系外行星,但其敏感度是各方法之中最高,足以偵測到質量隻有地球十分之一的行星。1992年阿萊克桑德·沃爾茲森(Aleksander Wolszczan)便是利用了這個方法發現了PSR 1257+12的行星,而且被迅速確認,成為首個被確認的系外行星系統。

4、凌日法

運用以上的方法可以估計系外行星的質量,而凌日法則可估計行星直徑。當行星行經其母星和地球之間(即凌),則從地球可視的母星光度便會輕微下降。光度下降的程度和母星及行星的大小相關,直至2006年9月一共有9個系外行星用了這兩個方法測量,而它們都是被了解得最深的系外行星。凌日法亦有助了解行星的大氣結構。當行星行經其母星,母星光線便會經過行星的最外層大氣。隻要仔細分析母星的光譜,便能得知行星的大氣成份。而把發生次蝕時(即行星被其母星掩著)的光譜和次蝕前後的光譜相減,便可直接得到行星的光譜性質,從而得知行星的溫度,甚至能偵測到行星上雲的形成。

5、重力微透鏡法

746125931843153423_s.jpg">內太陽系和系外行星HD 179949 b、HD 164427 b、Epsilon Reticuli ab、及Mu Arae b軌道的比較圖。(所有母星皆在中央位置)重力微透鏡是重力透鏡現象的一種,是星體引力場導致遠處另一星體的光線路徑改變而造成類似透鏡的放大效應,這現象隻會當兩個星體和地球幾乎成一直線才會出現。因為地球和星體的相對位置不斷改變,這種透鏡事件隻會維持數天至數周。在過去十年,已觀測到超過一千次重力微透鏡現象。自此以後直至2006年,重力微透鏡法確認了四個系外行星。這是目前唯一可以偵測到圍繞主序星公轉而質量和地球相約的行星的方法。重力微透鏡法的顯著缺點是透鏡效果不能重復觀測,因為星體的直線排列幾乎不能再重現。另外因為這樣發現的系外行星往往在數千秒差距之遠,故此亦不可能以其它方法再次觀測。。

內太陽系和系外行星HD 179949 b、HD 164427 b、Epsilon Reticuli ab、及Mu Arae b軌道的比較圖。(所有母星皆在中央位置)內太陽系和系外行星HD 179949 b、HD 164427 b、Epsilon Reticuli ab、及Mu Arae b軌道的比較圖。(所有母星皆在中央位置)

6、恆星盤法

很多恆星都被塵埃組成的恆星盤包圍,這些塵埃吸收了恆星的光再放出紅外線,因此可以被觀測。即使塵埃的總質量還不及地球,它們的總表面積仍足反映到可觀測的紅外線。哈伯太空望遠鏡可以通過其近紅外線攝影機和多物體光譜儀觀測這些塵埃,而史匹哲太空望遠鏡可以接收更廣闊的紅外線光譜以得到更佳的影象。在太陽系附近的恆星之中,已有超過15%被發現有塵埃盤。

7、直接攝影

因為行星相比于其母星都是非常暗淡的,所以一般都會被母星的光掩蓋,故此要直接發現系外行星幾乎是不可能的。但在一些特殊情況,現代的望遠鏡亦可以直接得到系外行星的影象,例如行星體積特別大(明顯地大于木星),與母星有一段較大距離,以及較為年輕(故此溫度較高而放出強烈的紅外線)。直至2006年9月為止這是唯一被直接拍攝到而且被確認的系外行星。現時還有另外三個疑似系外行星被拍攝到,包括GQ Lupi b、AB Pictoris b、及SCR 1845 b。截至2006年3月,當中未有任何一個被證實為行星;相反地,它們可能是小型的棕矮星。

發展偵測

太陽系外行星

在太空進行偵測可以得到更高的敏感度,因為避免了地球大氣層擾動影響,以及探測到不能穿透大氣層的紅外線。預期這些太空探測器可以偵測到和地球類似的行星。歐洲航天局的對流旋轉和行星橫越計畫(COROT,COnvection ROtation and planetary Transits)以及美國國家航空航天局的開普勒計畫(Kepler Mission)均會使用凌日法。

COROT可以偵測到略為大于地球的行星,而開普勒太空望遠鏡更有能力偵測到比地球更小的行星。預期開普勒太空望遠鏡亦有能力探測到小軌道大型行星的反光,但不足以構成影像;正如月球的月相一樣,這些反光會隨時間而增加或減少,分析這些資料甚至可以顯示其大氣內的物質分布。透過這方法Kepler可以找到更多未被發現的系外行星。

2006年2月2日,美國國家航空航天局宣布因為財政理由要無限期擱置TPF計畫;2006年6月,美國眾議院的撥款委員會恢復部分撥款,讓計畫最少可進行至2007年。12月27日,COROT衛星升空。美國的開普勒太空望遠鏡則預計在2008年11月發射。

命名方法

太陽系外行星命名是在母星名字後加上一個小寫英文字母。在一個行星系統內首個發現的行星將加上"b",如51 Pegasi b,而隨後發現的則依次序為"51 Pegasi c","51 Pegasi d"等。不使用"a"的原因是因為可被解釋為母星本身。字母的排列隻按發現先後決定,因此在Gliese 876系統內最新發現的Gliese 876 d卻是系統內已知軌道最小的一個行星。在51 Pegasi b于1995年被發現前,系外行星有不同的命名方法。最早被發現的PSR 1257+12行星以大寫字母命名,分別為PSR 1257+12 B及PSR 1257+12 C。隨後發現了一個更為接近母星的行星時,卻命名為1257+12 A而不是D。一些系外行星也有非正式的外號,例如HD 209458 b又稱歐西裏斯。

性質特征

大部分已知的系外行星都是圍繞和太陽類似的恆星,即恆星光譜為F,G或K的主序星,原因之一是搜尋計畫都傾向集中研究這類恆星。即使考慮到這點,統計分析亦顯示低質量恆星(恆星光譜為M的紅矮星)一般較少擁有行星或隻有低質量行星。

所有恆星成分都以最輕的氫和為主,但亦有小量較重的原素如,天文學家以此描述恆星的金屬性。較高金屬性的恆星通常擁有較多行星,而且行星亦傾向有較高質量。絕大部分已知的系外行星都是高質量的,當中90%是超過地球的10倍,很多亦明顯比太陽系最重的木星為高。然而這隻是一種觀測上的選擇性偏差,因為所有偵測方法都利于尋找高質量行星。

這種偏差令統計分析難以進行,但似乎低質量行星實際上比高質量的更為普遍,因為在困難的情況下天文學家仍能發現一些隻比地球質量高數倍的行星,顯示它們在宇宙中應甚為普遍。已知的系外行星中,相信絕大部分有大量氣體,如太陽系中的巨行星一樣。但這隻有經凌日法方可證實。部分小型的行星被懷疑由岩石構成,類似地球和其它太陽系內行星。

很多系外行星的軌道都比太陽系的行星要小,但這同樣是因為觀測限製帶來的選擇性偏差,因為視向速度法對小軌道的行星最為敏感。天文學家最初對這種現象很疑惑,但現在已清楚大部分系外行星(或大部分高質量行星)都有很大的軌道。相信在大部分行星系統中,都有一或兩個大型行星的軌道半徑類似木星和土星的軌道。軌道偏心率是用作形容軌道的橢圓程度,大部分已知的系外行星軌道都有較高的偏心率。

這並非選擇性偏差,因為偵測的難易程度和軌道偏心率沒有太大的關系。這種現象仍是一個謎,因為現時有關行星形成的理論都指軌道應是接近圓形的。這亦顯示太陽系可能是不平常的,因為當中所有行星軌道基本上都是接近圓型的。有關系外行星仍有不少未解之謎,例如它們的詳細成分和衛星的普遍性。其實最有趣的問題之一是這些系外行星能否支持生命的存在。一些行星的確是處于生命適居的範圍內,條件可能和地球類似;這些行星大都是類似木星的巨型行星,若它們擁有大型的衛星便是最有機會孕育生命的地方。然而即使生命在宇宙間普遍存在,若他們並非有高度文明,以星際距離之遠實難以在可預見的時間內發現。

重要行星

在系外行星研究歷史上有不少裏程碑。1992年沃爾茲森及弗雷首次在<自然>發表發現系外行星的報告,顯示脈沖星PSR B1257+12擁有行星。脈沖星行星的發現仍被認為是不尋常的事51 Pegasi b是首個發現的主序星行星,由米歇爾·麥耶及戴狄爾·魁若茲于1995年在《自然》發表。天文學家最初都對這個“熱木星”(即小軌道大質量的氣體行星)感到驚訝,但很快便發現更多類似的行星。

1999年,HD 209458 b

HD 209458 b最初是用視向速度法發現,後來成為第一個被觀測到凌日的系外行星。凌日觀測證實了此天體的行星身份。

2001年,HD 209458 b

利用哈伯太空望遠鏡,天文學家發現了HD 209458 b的大氣層含有的鈉比預期低,顯示雲層遮蔽了低層的大氣。

2003年,PSR B1620-26c

2003年7月10日,施坦因·希古拉德森(Steinn Sigurdsson)及其研究隊伍分析了哈伯太空望遠鏡得到的資料,證實了PSR B1620-26c這個已知最古老的系外行星。這行星位于離地球5600光年的天蠍座M4星團,是唯一已知圍繞雙星的行星(母星分別為脈沖星和白矮星)。其質量為木星的兩倍,年齡估計有125億年。

2004年,Mu Arae d及TrES-1

2004年8月歐洲南天文台的高精度視向速度行星搜尋器發現了天壇座μ的一顆質為約為地球14倍的行星Mu Arae d,為截至2006年9月已知質量第三低的主序星行星,而且可能是首個太陽系以外的主序星的類地行星。同年,天文學家利用了4吋望遠鏡以凌日法發現了TrES的行星TrES-1,結果隨後由凱克天文台證實,成為由最小直徑望遠鏡發現的系外行星。

2005年,Gliese 876 d

2005年6月,紅矮星Gliese 876的第三個行星Gliese 876 d被發現。其質量約隻有地球7.5倍,是已知第二低的系外主序星行星,而且幾乎可以肯定這行星由岩石組成。其軌道半徑隻有0.021天文單位,公轉周期為1.94日。

2005年,HD 149026 b

2005年7月發現的HD 149026 b的核心質量為地球質量70倍,佔其總質量的三分之二,是已知擁有最大核心的行星。

2005年,HD 188753 Ab

2005年7月,天文學學宣布發現在一個約在149光年以外的三星系統(黃、橙、紅色)中的行星HD 188753 Ab,對現今的行星形成理論造成挑戰。這是一個略為大于木星的氣體行星,圍繞天鵝座HD 188753系統的主星公轉,故稱為HD 188753 Ab,公轉周期為3.3日,軌道半徑約十二分之一天文單位。另外兩個恆星互相旋轉周期為156日,並同時以25.7年周期繞著主星公轉,和主星距離約為土星與天皇星軌道半徑之間。這兩個恆星對主流的熱木星形成理論造成挑戰,這理論指大型氣體行星在一個較遠的距離形成,然後以未知的機製轉移到星系內圍;然而兩個恆星的存在使這個理論不適用,因為它們會妨礙外圍行星的形成。

2006年,OGLE-2005-BLG-390Lb

2006年1月25日公布了OGLE-2005-BLG-390Lb的發現。這是已知最遠、亦可能是最冷的系外行星。這行星約在21,500光年以外的一個星系中心,以重力微透鏡法發現,質量估計為地球5.5倍,是已知質量最低的主序星系外行星。在此以前發現的低質量行星都隻有很小的軌道,而OGLE-2005-BLG-390Lb的軌道半徑則估計有2.6天文單位。

2006年,HAT-P-1b

利用一個稱為“HAT”的自動小型望遠鏡網路,哈佛-史密松天文物理中心的天文學家發現了一個系外行星HAT-P-1b,其母星為450光年之外位于蠍虎座的一個雙星系統中的其中一個恆星,行星半徑為木星的1.38倍而密度隻有木星的一半,是已知密度最低的行星。現時仍不清楚這行星如何形成,但相信這類低密度行星(包括HD 209458 b)會有助了解行星形成的過程。哈佛-史密松天文物理中心的羅伯特·諾伊斯(Robert Noyes)說:“我們不能不說發現HD 209458 b是一件僥幸的事,這個新發現提示了我們有關行星形成理論中遺漏的東西。”

2006年,SWEEPS-10

透過SWEEPS計畫(Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search),哈伯太空望遠鏡在銀河系中心區域發現16顆系外行星候選星。其中有一顆行星的質量最少為木星的1.6倍,公轉周期僅有10小時,故被命名為被命名為SWEEPS-10,也被稱為極短周期行星(USPPs)。此行星距離母星(估計為紅矮星)僅有120萬公裏,因此表面溫度估計達攝氏1650度,為已知系外行星中最熱的一顆。

2009年,COROT-7b

2月3日,歐洲南方天文台宣布已發現環繞恆星柯洛7的系外行星COROT-7b。主導此發現的柯洛計畫表示因與母星的距離不到0.02個天文單位,所以軌道周期隻有20個小時,為目前發現中軌道周期最短的系外行星。另該行星的直徑隻有地球的1.7倍,但質量卻有地球的5.6-11倍,因此可能為岩石行星。然而離母星太近,該行星的表面溫度可能達1000-1500°C,所以有人認為該行星是由等量的水蒸氣和岩石所構成。

Gliese581e:在4月21日,歐洲南方天文台的天文學家宣布發現環繞Gliese581的第4顆行星,距離母星小于0.03個天文單位,質量隻有地球的1.9倍,迄2010年一月仍是迄今發現最小、質量最接近地球,環繞著主序星的系外行星。

30顆新行星:在10月19日,宣布使用徑向速度法新發現了30顆行星。這是自發現系外行星以來,在一天之內宣布發現數量最多的一次。2009年10月也是在一個月內發現最多行星的月份,打破了2002年6月和2009年8月發現17顆系外行星的記錄。

61Virginis和HD1461:在12月14日,發現三顆行星,其中一顆是超級地球,另外兩顆質量與海王星相當的大行星。此外還發現一顆超級地球和兩顆未經證實行星環繞著HD1461。這些發現顯示在周圍鄰近的恆星發現低質量恆星的環繞軌道是很平常的。室女61是第一顆有超級地球環繞的類太陽恆星。

GJ1214b:在12月16日,用凌日法發現了一顆超級地球。經由質量和半徑測量得到的密度認為這顆行星可能是一顆75%是水,%是岩石構成的海洋行星。在這顆行星上的一些水應該是異于尋常的iceVII。這是MEarth計畫發現得第一顆系外行星,這個計畫利用凌日法發現經過M-型恆星前方的超級地球。

2010年,格利澤581(Gliese581)

9月30日最像地球行星,天文學家發現迄今最像地球的一個太陽系外行星,它位于恆星系統的“宜居帶”(Goldilockszone)內,可能適合生命存在。所謂宜居帶,是指行星距離恆星遠近合適的區域,在這個區域內,恆星傳遞給行星的熱量適中,行星既不會太熱也不太冷,有可以讓液態水形成海洋、湖泊及河流的條件。這個類地球行星是一個多岩石的星球,位于天秤座,環繞一個恆星運行,該處距離地球約二十光年,是迄今發現最像地球的星球。

它環繞的恆星名為Gliese581,是一個紅矮星系,系內迄今共發現六個行星。天文學家把這顆“超級地球”命名為格利澤581g(Gliese581g)。

格利澤581g(Gliese581g)的質量是地球的三點一至四點三倍,直徑是一點二至一點四倍,地心吸力類似或略高于地球,意味人類可以在其表面走動。而它的公轉周期約三十七個地球日。

HIP13044b:11月在其他星系形成的行星,原屬星系已被銀河系並吞。距離地球約2000光年。

宜居行星

圖中小黑點是環繞其主恆星的1235顆行星。作為基準點,圖中第一排右下角單獨的一顆恆星是太陽,地球和木星以微小的黑點環繞周圍圖中小黑點是環繞其主恆星的1235顆行星。作為基準點,圖中第一排右下角單獨的一顆恆星是太陽,地球和木星以微小的黑點環繞周圍

2011年3月,美國宇航局稱美國宇航局的科學家花費了兩年時間掃描銀河系尋找類地行星,希望能夠發現神秘的外星生命。美國宇航局現繪製了一張孕育生命的系外行星圖,圖中1235顆行星環繞它們的恆星運行,這些行星是以小黑點的形式出現,並以體積大小比例進行排列。

作為基準點,圖片中第一排右下側單獨的行星是太陽,旁邊的小黑點是地球和木星。在這些候選系外行星中,位于“宜居地帶”可能孕育生命的系外行星達到54顆。“宜居地帶”是類地行星與主恆星保持著適當的距離,使行星表面可維持液態水資源,以及類地生命體。

如果開普勒探測器在1000光年之遙觀測太陽,並發現金星從太陽前方掠過,但隻有八分之一的可能探測到地球的存在。為了進一步評估系外行星的總數,科學家進行頻繁觀測,並將評估資料推廣至整個銀河系。科學家一直認為銀河系記憶體在著1000億顆恆星,但是2010年美國耶魯大學科學家描述稱銀河系內恆星數量接近3000億顆。美國宇航局退休天文學家史蒂芬-馬蘭稱,正如卡爾-薩根所說的,宇宙中存在著億萬億萬個世界!

2013年1月,天文學家們借助用于衡量其它行星與地球相似性的“地球相似性指數(ESI)”對已確定的行星進行鑒定和篩選,選定了262顆可能適合人類居住的行星。它們包括4顆subterrans(似火星的行星),23顆terrans(地球大小的行星),以及235顆superterrans(超級地球大小的行星)。

PHL的天文學家根據這些候選行星的宜居性進行了排序,其中24顆行星的地球相似性指數超過0.90,這表明它們與地球極為類似。例如,他們發現的最佳宜居行星是一顆與地球一般大小的行星,它圍繞其母恆星KIC-6210395旋轉一周所用的時間是231天,它從其母恆星接收的光是地球從太陽接收的光的約70%。預計該行星還會有更多特點與地球類似,天文學家還將對其作進一步的分析。

相關介紹

在系外行星研究歷史上有不少裏程碑。1992年沃爾茲森及弗雷首次在《自然》發表發現系外行星的報告,顯示脈沖星PSR B1257+12擁有行星脈沖星行星的發現仍被認為是不尋常的事。

51 Pegasi b是首個發現的主序星行星,由米歇爾·麥耶及戴狄爾·魁若茲于1995年在《自然》發表。天文學家最初都對這個“熱木星”(即小軌道大質量的氣體行星)感到驚訝,但很快便發現更多類似的行星。

自此以後,值得註意的發現包括:

1999年,HD 209458 b

HD 209458 b最初是用視向速度法發現,後來成為第一個被觀測到凌日的系外行星凌日觀測證實了此天體行星身份。

2001年,HD 209458 b

利用哈伯太空望遠鏡,天文學家發現了HD 209458 b的大氣層含有的鈉比預期低,顯示雲層遮蔽了低層的大氣。

2003年,PSR B1620-26c

2003年7月10日,施坦因·希古拉德森(Steinn Sigurdsson)及其研究隊伍分析了哈伯太空望遠鏡得到的資料,證實了PSR B1620-26c這個已知最古老的系外行星。這行星位于離地球5600光年的天蠍座M4星團,是唯一已知圍繞雙星的行星(母星分別為脈沖星白矮星)。其質量為木星的兩倍,年齡估計有125億年。

2004年,Mu Arae d及TrES-1

2004年8月歐洲南天文台的高精度視向速度行星搜尋器發現了天壇座μ的一顆質為約為地球14倍的行星Mu Arae d,為截至2006年9月已知質量第三低的主序星行星,而且可能是首個太陽系以外的主序星的類地行星。同年,天文學家利用了4吋望遠鏡以凌日法發現了TrES的行星TrES-1,結果隨後由凱克天文台證實,成為由最小直徑望遠鏡發現的系外行星。

2005年,Gliese 876 d

2005年6月,紅矮星Gliese 876的第三個行星Gliese 876 d被發現。其質量約隻有地球7.5倍,是已知第二低的系外主序星行星,而且幾乎可以肯定這行星由岩石組成。其軌道半徑隻有0.021天文單位,公轉周期為1.94日

2005年,HD 149026 b

2005年7月發現的HD 149026 b的核心質量為地球質量70倍,佔其總質量的三分之二,是已知擁有最大核心的行星

2005年,HD 188753 Ab

2005年7月,天文學學宣布發現在一個約在149光年以外的三星系統(黃、橙、紅色)中的行星HD 188753 Ab,對現今的行星形成理論造成挑戰。這是一個略為大于木星的氣體行星,圍繞天鵝座HD 188753系統的主星公轉,故稱為HD 188753 Ab,公轉周期為3.3日,軌道半徑約十二分之一天文單位。另外兩個恆星互相旋轉周期為156日,並同時以25.7年周期繞著主星公轉,和主星距離約為土星與天皇星軌道半徑之間。這兩個恆星對主流的熱木星形成理論造成挑戰,這理論指大型氣體行星在一個較遠的距離形成,然後以未知的機製轉移到星系內圍;然而兩個恆星的存在使這個理論不適用,因為它們會妨礙外圍行星的形成。

2006年,OGLE-2005-BLG-390Lb

2006年1月25日公布了OGLE-2005-BLG-390Lb的發現。這是已知最遠、亦可能是最冷的系外行星。這行星約在21,500光年以外的一個星系中心,以重力微透鏡法發現,質量估計為地球5.5倍,是已知質量最低的主序星系外行星。在此以前發現的低質量行星都隻有很小的軌道,而OGLE-2005-BLG-390Lb的軌道半徑則估計有2.6天文單位。

2006年,HAT-P-1b

利用一個稱為“HAT”的自動小型望遠鏡網路,哈佛-史密松天文物理中心的天文學家發現了一個系外行星HAT-P-1b,其母星為450光年之外位于蠍虎座的一個雙星系統中的其中一個恆星,行星半徑為木星的1.38倍而密度隻有木星的一半,是已知密度最低的行星。現時仍不清楚這行星如何形成,但相信這類低密度行星(包括HD 209458 b)會有助了解行星形成的過程。哈佛-史密松天文物理中心的羅伯特·諾伊斯(Robert Noyes)說:“我們不能不說發現HD 209458 b是一件僥幸的事,這個新發現提示了我們有關行星形成理論中遺漏的東西。”

2006年,SWEEPS-10

透過SWEEPS計畫(Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search),哈伯太空望遠鏡在銀河系中心區域發現16顆系外行星候選星。其中有一顆行星的質量最少為木星的1.6倍,公轉周期僅有10小時,故被命名為被命名為SWEEPS-10,也被稱為極短周期行星(USPPs)。此行星距離母星(估計為紅矮星)僅有120萬公裏,因此表面溫度估計達攝氏1650度,為已知系外行星中最熱的一顆。

2009年,GJ-1214b

科學家最新發現一顆表面富含大量水資源的岩石行星,這顆系外行星在2009年12月16日被命名為“GJ 1214b”,距離地球僅40光年,它環繞著一顆紅矮星運行,它是當前發現的唯一一顆超級地球系外行星——質量在地球和海王星之間,並具備穩定的大氣層。從天文學角度上講,GJ 1214b是我們的鄰居,它與地球之間的距離非常近,甚至我們的電視信號都可以抵達這顆行星。GJ 1214b行星的體積是地球的3倍,質量是地球的6.5倍,它是迄今發現的第二顆最小系外行星,此前有一顆叫做“CoRoT-7b”的行星,體積僅是地球的1.7倍,質量是地球的5倍。

2010年, Gliese 581g

2009年華盛頓卡內基學會和加州大學聖克魯斯分校(UCSC)等機構發現Gliese581g後並于同年9月29日公諸于世,也是凱克天文台歷時11年觀測的成果。Gliese581g圍繞位于天秤座的紅矮星Gliese581旋轉,是Gliese581行星系中發現的第六顆行星。這顆在“適居帶”內新發現的行星,有可能是迄今發現的與地球最像的系外行星,也是第一個潛在適居行星的確鑿證據。據推測格利澤581g的直徑約為地球的1.2-1.4倍,質量約為地球的3.1-4.3倍,表面平均溫度介乎攝氏零下31度-零下12度,公轉周期為37個地球日,自轉周期與其公轉周期相等,地心引力接近或稍高于地球。距離Gliese581約965萬公裏。表面由岩石組成,可能存在液態水和大氣。但也有天文學家指出沒有在Gliese 581的可居住區域內任何行星的可信信號,無法證實Gliese 581g的存在。英國的天文學家基于HARPS的觀測資料則認為Gliese 581最適宜存在5顆行星,格利澤581g並不存在。而根據美國高解析度蠅眼探測器(HiRes)研究顯示,Gliese 581擁有6顆行星的可能性誤差達到99.9978%。

2011年, Kepler-11

由開普勒太空望遠鏡以凌日法發現。2011年2月2日美國國家航空總署(NASA)公布了這個目前已知最為緊湊的行星系統的訊息。開普勒11擁有6顆質量介于地球海王星之間大小的行星。從地球的方向觀察開普勒11的6顆行星會發現所有行星在凌日時會從恆星盤面通過;且這些行星位置和地球上觀測者觀測方向的夾角小于1度。這種狀況使科學家們可以經由觀測行星凌日現象直接量測行星的公轉周期和直徑。開普勒11的行星b——f的軌道均位于太陽系水星軌道內側 ,而g的半長軸比水星大約20%。

2014年,Kepler-186fNASA發現最像地球、適宜人類居住的行星

NASA的開普勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)最近在這樣的尋找工作中似乎有了突破性進展,研究人員發現了一顆體積近似地球,而繞恆星運行軌跡和距離也比較適宜人類居住的行星。研究人員將這顆最新發現可能適宜人類居住的行星稱作Kepler-186f。Kepler-186f位于天鵝座(Cygnus),離地球大約500光年的距離,應當算是迄今為止人類發現的真正與地球相似的行星了,其適于人類居住的各項指數在NASA的研究中都是最高的,結果自然是令科學家們大為歡欣鼓舞。由于Kepler-186f的大小與地球相似,與其恆星間的距離也恰到好處,這也就大大增加了地表存在液態水的可能性。科學家Thomas Barclay表示:“Kepler-186f可以說是地球的表親,但和地球仍算不上雙胞胎。它在很多方面和地球都有相似之處。”他說,這顆行星雖然理論上似乎有適于居住的基礎,但可能相比地球,其表面更暗也更冷,確切溫度還得取決于其周圍的大氣。另一方面從其距離地球500光年的距離來看,以人類現有的科技,要趕往Kepler-186f恐怕也有些不現實——看樣子地球仍是宇宙中最大的奇跡啊。

5月出版的英國《自然》雜志發表了一個新研究,天文學家們測量了太陽系外行星——繪架座βb的自轉速度。對這顆行星發出光所做的高解析度觀測顯示,其比太陽系中任何一顆行星自轉速度明顯都快,這顆行星上每天的長度大約隻有8個小時。這一新的測量結果和我們太陽系中所觀測到的一個整體趨勢相符——旋轉速度會隨行星質量增加而增加。

恆星繪架座β被由塵埃和氣體組成的星周盤所圍繞,這讓它輻射出比一般同類恆星為多的紅外線。其溫度比太陽高,質量比太陽大,但相對于太陽45億年的歷史,這顆“年齡”約為1200萬年的恆星還非常的年輕。而繪架座βb是一顆在2008年被發現的氣態巨行星,正在繞繪架座β這顆離我們大約63光年的恆星旋轉。

此次,荷蘭萊頓大學伊格耐斯·斯耐倫和他的研究團隊,使用歐南天文台于智利建造的甚大望遠鏡測量了在繪架座βb這顆行星大氣層中一氧化碳的吸收譜。他們發現,受到此顆行星自轉的影響,一氧化碳的吸收線會變寬,相當于這顆行星擁有每秒25千米的旋轉速度。把這顆行星的旋轉速度和其1.65倍于木星的半徑放在一起,就得出了自轉周期為8小時左右。

這一新的近紅外光譜的測量結果,繼續和一種在我們太陽系中也發現的整體趨勢相符,那就是行星質量越大,自轉越快。越大轉的越快這種關系本身,也會給繪架座βb這顆行星預測出更高的旋轉速度——大約每秒50千米,而目前觀測到其轉速則是每秒25千米。不過論文作者提醒到,這顆行星還很年輕、很溫暖。隨著時間流逝,它會逐漸的冷卻下來並且縮小,在這過程中其旋轉速度也會加快。

在2010年,美國國家地理網站公布繪架座βb是當時已知的最年輕系外行星。按照星體模型顯示,此類行星要長到“成年”,一般需要1000萬年的進化歷程,此前最年輕的系外行星紀錄“年齡”也要有3500萬年。而繪架座βb盡管已完全成形,歷史卻僅數百萬年。

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