小型外星世界有两种类型:超级地球和迷你海王星

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我们星系中的系外行星家谱!行星诞生于由气体和尘埃组成的旋转盘,称为原行星盘。这些圆盘逐渐成长为木星这样的巨型行星,以及大小介于地球和海王星之间的较小行星,包括被称为超级地球和迷你海王星的系外行星。野田直行/盖蒂图片/美国宇航局/开普勒/加州理工学院(T.派尔)

美国宇航局开普勒太空望远镜新发现的系外行星目录揭示了两组不同大小的小型外星世界,这一发现可能会对寻找地外生命产生巨大影响。

“这是行星家谱中的一个重要的新分支,类似于发现哺乳动物和蜥蜴是生命树上不同的分支,”加州理工学院天文教授安德鲁·霍华德说18新利最新登入声明

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开普勒的目录

在开普勒的主要任务期间,它连续四年(从2009年到2013年)盯着同一片天空,研究了天鹅座和天琴座中超过15万颗恒星的亮度。尽管开普勒仍在收集“K2”扩展任务的数据,但这份公开的目录标志着开普勒主要任务的最后一次发布。

开普勒使用“凌日法”探测系外行星,即围绕太阳以外的恒星运行的行星。这种方法依赖于在它们的主恒星前面运行的外星世界。当这颗系外行星从它的恒星前面经过时,会阻挡少量的光,开普勒探测到这一凌日现象,并可以根据它阻挡的星光量来测量世界的物理大小。18新利最新登入为了排除像星斑或仪器像差这样的假阳性,在确定系外行星的存在之前,该任务必须探测到更多围绕特定恒星的凌日现象。在确认之前,这些凌日现象被称为“候选者”,6月19日,美国宇航局宣布发现了219颗候选系外行星,其中10颗是地球大小的世界,在其恒星的宜居带内运行。

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任何恒星周围的宜居带都是一颗行星运行的距离,它既不太热也不太冷,以至于液态水可以存在于其岩石表面。作为液体正如我们所知,水是生命所必需的,寻找与地球大小相近、在恒星宜居带内运行的外星世界是人类有史以来最深刻的探索之一。

开普勒的记录目前有4034颗系外行星候选,其中2335颗是确认的系外行星。超过30颗地球大小的宜居带系外行星已经被证实存在,另有20颗(包括6月19日宣布的地球大小的候选行星)等待确认。

随着开普勒的目录越来越多,天文学家们正在使用越来越详细的统计分析来确定占据我们银河系的不同类型的系外行星,通过与夏威夷的W. M.凯克天文台合作,有了一个迷人的发现。

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青蛙和系外行星

系外行星的大小不一,有比地球小的岩石世界,也有比木星大很多倍的巨大气体巨星。天文学家已经发现,在这种分类中,在较小的系外行星人口统计中,我们的星系似乎倾向于“超级地球”或“迷你海王星”,很少有系外行星介于两者之间。

研究生本杰明·b·j说:“我们刚刚发现,我们认为是一种类型的行星,实际上是两种性质完全不同的行星。”同时在加州理工学院和夏威夷大学天文研究所工作的富尔顿在简报会上说。

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研究人员发现,到目前为止,开普勒望远镜发现的大多数行星可以分为两种不同的大小:岩石地球和超级地球,以及迷你海王星。这个柱状图显示了每100颗恒星中18新利最新登入行星的数量,作为相对于地球的行星大小的函数。"width=
研究人员发现,到目前为止,开普勒望远镜发现的大多数行星可以分为两种不同的大小:岩石地球和超级地球,以及迷你海王星。这个柱状图显示了每100颗恒星中18新利最新登入行星的数量,作为相对于地球的行星大小的函数。
美国宇航局/艾姆斯/加州理工学院/夏威夷大学(B.J.富尔顿)

这类似于生物学家在亚马逊雨林中发现了一种新的青蛙物种,但后来在收集和研究了数百个标本后,才发现这种青蛙只有两种大小。分类学家可能会认为这两只青蛙是完全不同的物种——一只“普通”青蛙和一只“矮”青蛙。

但在宣布系外行星为“物种”之前,研究人员需要做一些认真的恒星审查。因此,在为期五年的活动中,他们使用凯克天文台对开普勒恒星进行了极其详细的观测。通过仔细测量系外行星恒星的大小,他们能够精确地推算出系外行星的物理大小。

你瞧,他们发现了一种模式,就像一份详细的研究发表在《天体物理学杂志》上。从数千个已确认和候选的系外行星中,我们的银河系似乎对两种类型的小型系外行星有强烈的偏好:一种是比地球大1.75倍的岩石世界,另一种是比地球大2到3.5倍的气体覆盖世界。这些系外行星的“物种”分别被称为“超级地球”和“迷你海王星”。有趣的是,这两组人之间存在差距;直径在地球1.75到2倍之间的系外行星似乎很少见。

“第一组中的大多数行星可能与地球类似,具有岩石表面,几乎没有大气层。第二组行星可能更像海王星的表亲,有厚厚的大气层,没有表面可言,”富尔顿补充道。“介于这两个大小群之间的中等大小行星相对较少。这是系外行星家谱中的一个重要的新分支。”

但为什么我们的星系会优先产生两个特定的系外行星群呢?有一些理论。

霍华德在一份声明中说:“一点点氢气和氦气就能起到很大的作用。”18新利最新登入“所以,如果一颗行星只获得了1%的氢和氦的质量,就足以跨越(两组之间的差距,成为一个迷你海王星)。这些行星就像岩石,周围有巨大的气体气球。气球中的氢和氦并没有对整个系统的质量做出贡献,但它以巨大的方式贡献了体积,使行星的尺寸大得多。”

然而,如果其他系外行星不能保留它们的气体包层,它们很快就会加入超级地球的行列,几乎没有大气层。18新利最新登入

富尔顿在新闻发布会上说:“在靠近主星的轨道上运行的行星的大气层很容易被来自恒星的极端辐射吹走。”

这幅插图强调了我们银河系的行星工厂可能是如何运作的。18新利最新登入引力、气体、质量和热量都在决定这颗行星是“迷你海王星”还是“超级地球”中起着关键作用。"width=
这幅插图强调了我们银河系的行星工厂可能是如何运作的。18新利最新登入引力、气体、质量和热量都在决定这颗行星是“迷你海王星”还是“超级地球”中起着关键作用。
NASA/开普勒/加州理工学院(R. Hurt)

当然,这对寻找地外生命也有影响。富尔顿认为,通过“划清”这两组小型系外行星之间的“分界线”,未来天文学家将能够更好地选择在真正宜居的“超级地球”上寻找外星生命,而不是在“迷你海王星”上,后者的大气层令人碾压,“正如我们所知,不适合生命居住”。

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