葉行星亞綱

美國太空總署艾姆斯研究中心的娜塔莉·巴塔利亞（Natalie Batalha）是世界上最著名的行星獵人之一，她最近在接受採訪時表示，系外行星的發現改變了我們看待宇宙的方式。 「我們仰望天空，不僅看到恆星，還看到太陽系，因為現在我們知道至少有一顆行星圍繞著每顆恆星旋轉，」她承認。

近年來，可以說它們完美地詮釋了人性，滿足好奇心只能帶來片刻的快樂和滿足。 因為很快就會出現新的問題和問題，必須克服這些問題才能獲得新的答案。 3,5 顆行星並且相信這類天體在太空中很常見？ 那麼，如果我們知道這一點，如果我們不知道這些遙遠的物體是由什麼組成的呢？ 他們有大氣層嗎？如果有，你能呼吸嗎？ 它們適合生命嗎？如果適合，它們裡面有生命嗎？

七顆可能存在液態水的行星

今年的新聞之一是美國太空總署和歐洲南方天文台（ESO）發現了 TRAPPIST-1 恆星系統，其中統計了多達七顆類地行星。 此外，對於宇宙尺度來說，該系統相對較近，僅40光年遠。

發現恆星周圍行星的歷史 特拉普派斯特-1 事情還要追溯到2015年底。 然後，根據比利時人的觀察 TRAPPIST機器人望遠鏡 智利拉西拉天文台發現了三顆行星。 它於 2016 年 11 月宣布，研究仍在繼續。 2015 年 XNUMX 月 XNUMX 日對行星三次凌日（即它們在太陽背景下經過）的觀測有力地推動了進一步的搜索，該觀測利用 VLT望遠鏡 在帕拉納爾天文台。 對其他行星的搜尋已經取得成功——最近宣布，該系統中有七顆行星大小與地球相似，其中一些可能含有液態水海洋 (1)。

1.透過史匹哲望遠鏡記錄TRAPPIST-1系統的觀測結果

TRAPPIST-1 恆星比太陽小得多——質量僅為太陽的 8%，直徑為太陽的 11%。 全部 。 軌道周期分別為：1,51天/2,42/4,05/6,10/9,20/12,35和約14-25天(2)。

2. TRAPPIST-1系統的七顆系外行星

估計氣候模型的計算表明，行星上存在最佳的生存條件。 TRAPPIST-1 是, f 歐拉茲 g。 最近的行星似乎太熱，而最外層的行星似乎太冷。 然而，不能排除在行星 b、c、d 的情況下，水會出現在表面的小碎片上，就像它可能存在於行星 h 上一樣——如果有一些額外的加熱機制的話。

TRAPPIST-1 系統中的行星很可能會在未來幾年工作開始時成為深入研究的對象，例如 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 （接班人 哈勃太空望遠鏡）或ESO正在建設中 E-ELT望遠鏡 直徑接近 40 m。科學家想要檢查這些行星周圍是否有大氣層，並尋找它們上面有水的跡象。

儘管有多達三顆行星位於TRAPPIST-1恆星周圍的所謂環境中，但它們成為適合居住的地方的可能性相當低。 這 非常擁擠的地方。 此系統最外層的行星與恆星的距離是水星與太陽距離的六倍。 就大小而言，它比四重星（水星、金星、地球和火星）還要大。 然而，從密度的角度來看，它更有趣。

f 行星位於生態圈的中間，其密度僅比地球高 60%，而 c 行星的密度比地球高整整 16%。 它們都很可能都是岩石行星。 同時，在對生活友善的背景下，這些數據也不應該受到過度影響。 例如，考慮到這些標準，人們可能會認為金星應該比火星更適合生命和殖民。 同時，出於多種原因，火星更有希望。

那麼我們所知道的一切是如何影響 TRAPPIST-1 上生命的機會的呢？ 嗯，懷疑論者仍然認為他們是蹩腳的。

比太陽小的恆星壽命很長，這為生命的發展提供了足夠的時間。 不幸的是，它們也更加反覆無常——這類系統中的太陽風更強，潛在致命的耀斑往往更頻繁、更強烈。

而且，它們是溫度較低的恆星，所以它們的棲息地離它們非常非常近。 因此，位於這樣位置的行星定期耗盡生命的可能性非常高。 他也很難維持氣氛。 地球憑藉著磁場維持其脆弱的外殼， 磁場 由於旋轉運動而發生（儘管有些有不同的理論，見下文）。 不幸的是，TRAPPIST-1 周圍的系統是如此“擁擠”，以至於所有行星很可能總是面向恆星的同一面，就像我們總是看到月球的同一面一樣。 確實，其中一些行星在距離恆星較遠的地方升起，之前已經形成了大氣層，然後接近恆星。 即便如此，它們也可能在短時間內失去大氣層。

這些紅矮星怎麼樣？

在我們對 TRAPPIST-1 的「七姐妹」感到瘋狂之前，我們對緊鄰太陽系的一顆類地行星感到瘋狂。 2016 年，精確的徑向速度測量揭示了一顆名為比鄰星 b (3) 的類地行星，在比鄰星周圍的生態圈中運行。

3. 比鄰星 b 行星表面的幻想

使用更精確的測量設備（例如計劃中的詹姆斯韋伯太空望遠鏡）進行觀測可能會讓我們了解這顆行星的特徵。 然而，由於比鄰星是一顆紅矮星和火星，圍繞它運行的行星上存在生命的可能性仍然存在爭議（無論它與地球的距離如何，它甚至被提議作為星際飛行的目標）。 對耀斑的擔憂自然會引發關於這顆行星是否有像地球一樣的磁場來保護它的問題。 多年來，許多科學家認為在比鄰星b這樣的行星上不可能產生這樣的磁場，因為同步自轉會阻止它。 人們相信，磁場是由行星核心的電流產生的，而產生電流所需的帶電粒子的運動是由於行星的自轉造成的。 緩慢旋轉的行星可能無法足夠快地傳輸帶電粒子來產生可以偏轉耀斑並使其能夠維持大氣層的磁場。

然而 最近的研究表明，行星的磁場實際上是透過對流來維持的，在這個過程中，地核內的熱物質上升、冷卻，然後再次下沉。

對比鄰星 b 等行星上存在大氣層的希望源自於有關該行星的最新發現。 滑翔1132繞紅矮星運行。 幾乎可以肯定那裡沒有生命。 這簡直就是地獄，至少要在 260°C 的溫度下煎炸。 不過，這氣氛實在太糟糕了！ 透過分析這顆行星在七種不同波長的光下的凌日，科學家發現它有不同的大小。 這意味著除了物體本身的形狀之外，恆星的光線也被大氣層遮擋，只允許部分長度通過。 而這又意味著Gliese 1132 b有大氣層，儘管看起來不符合規則。

這是個好消息，因為紅矮星佔總恆星的 90% 以上（黃恆星僅佔 4% 左右）。 我們現在有一個堅實的基礎，可以期待至少他們中的一些人能夠享受這種氛圍。 儘管我們不知道維持它的機制，但它的發現本身對於 TRAPPIST-1 系統和我們的鄰居比鄰星 b 來說都是一個很好的預測因子。

最初的發現

關於發現太陽系外行星的科學報告早在二十世紀就出現了。 第一個是表演 威廉·雅各布 1855年，馬德拉斯天文台發現蛇夫座的蛇夫座70號雙星系統有異常現象，顯示那裡很可能存在「行星體」。 該報告得到了觀察結果的支持 托馬斯·J·J·西 來自芝加哥大學的教授於 1890 年左右確定，這些異常現象證明了圍繞其中一顆恆星運行的暗體的存在，其軌道周期為 36 年。 然而，後來人們注意到，具有這樣參數的三體系統會不穩定。

反過來，在50-60年代。 二十世紀，美國天文學家 彼得·范德坎普 天體測量證明，行星圍繞著最近的巴納德恆星（距離我們約 5,94 光年）旋轉。

所有這些早期報告現在都被認為是不正確的。

1988年首次成功發現太陽系外行星。 仙王座伽瑪 b 行星是透過多普勒方法發現的。 （即紅/紫移）– 這是由加拿大天文學家 B. Campbell、G. Walker 和 S. Young 完成的。 然而，他們的發現直到2002年才最終得到證實。 這顆行星的軌道周期約為 903,3 個地球日，約 2,5 個地球年，質量估計約為木星的 1,8 倍。 它圍繞著伽馬射線巨星仙王座（Cepheus）運行，也稱為Errai（在仙王座肉眼可見），距離約310億公里。

不久之後，這樣的屍體在一個非常不尋常的地方被發現。 它們圍繞著脈衝星（超新星爆炸後形成的中子星）運行。 21 年 1992 月 XNUMX 日，波蘭電波天文學家 – 亞歷山大·沃爾尚，還有美國人—— 戴爾·弗里爾，發表論文報告在脈衝星PSR 1257+12的行星系統中發現了三顆太陽系外行星。

第一顆繞著普通主序星運行的太陽系外行星於 1995 年被發現。 這是由日內瓦大學的科學家完成的—— 米歇爾市長 i 迪迪埃·凱洛茲，得益於位於飛馬座的 51 顆恆星光譜的觀測。 外部佈局與以前有很大不同。 行星 51 Pegasi b (4) 原來是一個質量為 0,47 木星質量的氣態物體，其軌道非常靠近其恆星，只有 0,05 個天文單位。 距離它（約3萬公里）。

克卜勒望遠鏡進入軌道

目前，已知有超過 3,5 顆各種大小的系外行星——從大於木星到小於地球。 A(5)帶來了突破。 它於 2009 年 0,95 月發射進入軌道。 它有一個直徑約 95 m 的鏡子和已發射到太空的最大 CCD 感測器 - XNUMX 萬像素。 任務的主要目標是 確定行星系統出現的頻率 空間及其結構的多樣性。 望遠鏡監測大量恆星並使用凌日法探測行星。 它的目標是天鵝座。

5. 克卜勒望遠鏡觀察到一顆位於其恆星盤前的系外行星。

2013年，當該望遠鏡因故障而關閉時，科學家們對其所取得的成就大聲表示滿意。 然而事實證明，當時我們只覺得尋找行星的冒險就此結束了。 不僅因為開普勒在休息後再次播出，還因為有許多新的方法來偵測感興趣的物體。

該望遠鏡的第一個反作用輪於 2012 年 2013 月停止運作。 然而，還剩下三個——它們允許探測器在太空中導航。 開普勒似乎能夠繼續他的觀察。 不幸的是，XNUMX年XNUMX月，二輪不肯服從。 已嘗試利用天文台進行定位 校正引擎然而，燃料很快就耗盡了。 2013年XNUMX月中旬，NASA宣布開普勒將不再搜尋行星。

然而，自2014年XNUMX月起，這位獲獎者的新使命已經開始 系外行星獵人，被 NASA 稱為 K2。 這是透過使用稍微不那麼傳統的技術來實現的。 由於望遠鏡無法使用兩個有效的反作用輪（至少三個）運行，美國太空總署科學家決定使用壓力 太陽輻射 就像「虛擬反應輪」。 這種方法成功地控制瞭望遠鏡。 K2任務已經觀測到了數萬顆恆星。

開普勒望遠鏡的服役時間比計劃的要長得多（直到 2016 年），但類似性質的新任務已計劃多年。

歐洲太空總署（ESA）正在研發一顆衛星，其任務是準確地確定和研究已知係外行星（CHEOPS）的結構。 該任務宣布將於 2017 年啟動。 美國國家航空暨太空總署 (NASA) 希望今年將 TESS 衛星送入太空，其主要任務是尋找類地行星，大約有 500 顆恆星距離我們最近。 該計劃是發現至少三百顆「第二地球」行星。

這兩個任務都是基於過境方法。 那不是全部。 2014年XNUMX月，歐洲太空總署批准 高原使命。 按照目前的計劃，它應該在2024年起飛，利用同名望遠鏡尋找含有水的岩石行星。 這些觀測結果還可以使搜尋系外衛星成為可能，類似於使用開普勒資料的方式。 PLATO 的靈敏度相當於 開普勒望遠鏡.

在美國宇航局，各個團隊正在該領域進行進一步的研究。 鮮為人知且仍處於早期階段的項目之一是 星影。 這個想法是用類似雨傘的東西遮住恆星的光線，這樣就可以觀察到其外圍的行星。 透過分析波長，可以確定其大氣成分。 美國宇航局將在今年或明年評估該項目，並決定是否值得繼續進行。 如果 Starshade 任務啟動，則將於 2022 年

不那麼傳統的方法也被用來尋找太陽系外行星。 2017年，EVE Online玩家將能夠在虛​​擬世界中搜尋真實的系外行星。 – 作為將由遊戲開發商、大型多人線上科學（MMOS）平台、雷克雅未克大學和日內瓦大學實施的專案的一部分。

計畫參與者必須透過一個名為「太陽系外行星」的小遊戲來尋找系外行星 打開一個項目。 太空飛行可能會持續幾分鐘，具體取決於各個太空站之間的距離，在太空飛行期間，他們將分析最新的天文數據。 如果有足夠的玩家同意對資訊進行適當的分類，這些資訊將被發送回日內瓦大學以幫助改進研究。 米歇爾市長2017 年沃爾夫物理學獎得主以及上述 1995 年共同發現的系外行星的獲得者，將在今年冰島雷克雅未克舉行的 EVE Fanfest 上展示該項目。

了解更多

天文學家估計，我們的銀河系中至少有 17 億顆地球大小的行星。 這個數字是哈佛天文物理中心的科學家幾年前宣布的，主要基於使用開普勒望遠鏡進行的觀測。

該中心的弗朗索瓦·弗雷森強調，這些數據當然不應該被理解為數十億顆行星中的每一顆都擁有適宜生命存在的條件。 獨自的 размер 那不是全部。 這也很重要 距恆星的距離行星圍繞其旋轉。 請記住，雖然大多數類地天體在像水星這樣的狹窄軌道上運行，但它們也繞著其他天體運行

恆星，其中一些明顯比我們的太陽小。 科學家也認為，為了生存，至少就我們所知，有必要 液態水.

凌日法幾乎沒有說明地球本身。 您可以用它來確定其大小以及與恆星的距離。 科技 徑向速度測量 可以幫助確定其品質。 兩種方法的結合可以計算密度。 是否有可能近距離觀察這顆系外行星？

事實證明這是真的。 美國宇航局已經知道如何更好地觀察行星，例如 開普勒7b它是使用開普勒和史匹哲望遠鏡開發的 大氣雲圖。 事實證明，這顆行星對於我們已知的生命形式來說太熱了——溫度在 816 到 982°C 之間。 然而，考慮到我們談論的是一個距離我們一百光年的世界，對它進行如此詳細的描述本身就是一大進步。 反過來，系外行星周圍存在著緻密的雲幕 GJ 436b 和 GJ 1214b 是透過對母星光的光譜分析推斷出來的。

這兩顆行星都是所謂的超級地球的一部分。 GJ 436b (6) 位於獅子座，距離我們 36 光年。 GJ 1214b 位於蛇夫座，距離地球 40 光年。 第一個的大小與海王星相似，但比太陽系中已知的「原型」更接近它的恆星。 第二個比海王星小，但比地球大很多。

6. GJ 436b 周圍的雲層 - 視覺化

這還附帶 自適應光學，在天文學中用於消除大氣振動所造成的干擾。 它的用途是使用電腦控制望遠鏡，以避免鏡子的局部變形（大約幾微米），從而修正所得影像中的誤差。 以下是位於智利的雙子座行星成像儀 (GPI) 的工作原理。 該裝置於2013年XNUMX月首次投入運作。

GPI 的用途非常強大，它可以偵測像系外行星這樣黑暗和遙遠的物體的光譜。 得益於此，我們將可以更多地了解它們的組成。 這顆行星被選為首批觀測目標之一。 貝塔畫家 B. 在這種情況下，GPI 的工作原理就像日冕儀，這意味著它覆蓋了遙遠恆星的圓盤，以顯示附近行星的亮度。 

看到「生命跡象」的關鍵是來自繞著行星運行的恆星發出的光。 穿過系外行星大氣層的光會留下可以從地球測量的特定特徵。 使用光譜方法，即物理物件發射、吸收或散射的輻射的分析。 類似的方法可用於研究系外行星的表面。 不過，有一個條件。 行星表面必須充分吸收或散射光。 蒸發行星，即外層漂浮在大塵埃雲中的行星，是很好的候選人。 

借助我們已有的儀器，無需建造或將新的觀測站送入太空，我們就可以探測到幾十光年外行星上的水。 科學家們 - 在幫助下 超大望遠鏡 在智利 - 他們在 51 Pegasi b 行星的大氣中看到了水的痕跡；他們不需要行星在恆星和地球之間的傳輸。 這足以觀察系外行星和恆星之間相互作用的微妙變化。 據科學家稱，對反射光變化的測量表明，在遙遠行星的大氣層中存在著萬分之一的水，以及微量的水。 二氧化碳 i 甲烷。 目前還無法在現場證實這些觀察結果... 

普林斯頓大學的科學家提供了另一種不是從太空而是從地球直接觀察和研究系外行星的方法。 他們發展了 CHARIS 系統，這是一種 非常酷的光譜儀它能夠探測比木星更大的大型系外行星反射的光。 這樣，您就可以了解他們的體重和體溫，進而了解他們的年齡。 該設備安裝在夏威夷斯巴魯天文台。

2016年XNUMX月，巨型一號投入營運。 中國射電望遠鏡FAST ()，其任務是尋找其他行星上的生命跡象。 世界各地的科學家對此寄予厚望。 這是一個在地外探索史上比以往任何時候都更快、更遠地進行觀察的機會。 它的視野將是原來的兩倍 阿雷西博望遠鏡 波多黎各在過去 53 年裡一直處於領先地位。

FAST頂篷直徑500 m，由4450塊三角形鋁板組成。 它佔地相當於三十個足球場。 為了工作，我需要…半徑 5 公里內完全安靜，這就是為什麼近一萬公里。 居住在那裡的人們流離失所。 電波望遠鏡 它坐落在黔南喀斯特綠色美景之中的天然池子裡。

最近，還可以直接拍攝距離 1200 光年的系外行星。 這是由南歐天文台（ESO）和智利的天文學家共同完成的。 尋找一顆被標記的行星 CVSO 30c (7)尚未得到官方確認。

7. Star CVSO 30c - VLT 影像

真的有外星生命嗎？

此前，提出智慧生命和外星文明的假設在科學界幾乎是不可接受的。 大膽的想法受到了所謂的考驗。 正是這位偉大的物理學家、諾貝爾獎得主第一個注意到了這一點 對地外文明存在可能性的高估計與缺乏任何可觀察到的其存在痕跡之間存在著明顯的矛盾。 “他們在哪裡？” 這位科學家不得不問，隨後許多其他懷疑論者紛紛指出宇宙的年齡和恆星的數量。。 現在，他可以將開普勒望遠鏡發現的所有「類地行星」加入他的悖論中。 事實上，他們的眾多只會增加費米思想的悖論性質，但普遍的熱情氣氛將這些懷疑推入了陰影。

系外行星的發現是另一個理論框架的重要補充，試圖組織我們尋找外星文明的努力—— 德雷克方程。 SETI 計劃的創建者， 弗蘭克·德雷克我了解到 人類可以溝通的文明數量，也就是在技術文明假設的基礎上，可以透過這些文明存在的時間乘以它們的數量來推算出這些文明的數量。 後者可以根據擁有行星的恆星的百分比、行星的平均數量以及宜居帶中的行星的百分比等來了解或估計。 這是我們剛剛得到的數據，我們至少可以用數字來部分填入方程式（8）。

費米悖論提出了一個難題，只有當我們最終與某些先進文明建立聯繫時，我們才能回答這個問題。 反過來，對德雷克來說，一切都是正確的，你只需要做出一系列假設，並在此基礎上做出新的假設。 同時 阿米爾阿克塞爾，教授。 本特利學院統計學家在其著作《機率=1》中計算了外星生命存在的可能性 幾乎 100%.

他是怎麼做到的呢？ 他提出擁有行星的恆星比例為50%（克卜勒望遠鏡的結果看來似乎更高）。 然後，他假設至少九分之一的行星具備生命出現的適當條件，並且 DNA 分子的機率為 1 分之一。他假設宇宙中恆星的數量為 1015 × 3（結果為星系數量乘以一個星系中恆星的平均數量）。 教授。 阿克塞爾得出這樣的結論：生命一定是在宇宙的某個地方出現的。 然而，它可能離我們太遠，以至於我們互不相識。

然而，這些關於生命起源和先進技術文明的數字假設並沒有考慮其他因素。 例如，假設的外星文明。 她不會喜歡的 與我們建立聯繫。 它們也可以是文明。 無法聯絡我們，出於技術或其他我們甚至無法想像的原因。 或許它 我們不明白，甚至沒有看到 我們從「外星人」收到的訊號和通訊方式。

「不存在」的行星

各種情況的結合證明，肆無忌憚地尋找行星存在許多陷阱 格利澤 581 д。 網路來源對此物體的描述是：“該行星實際上並不存在，本節中的數據僅描述了該行星（如果它可能存在於現實中）的理論特徵。”

這個故事很有趣，可以作為對那些因對地球的熱情而失去科學警覺的人的警告。 自2007年「發現」以來，這顆虛幻的行星一直是過去幾年「距離地球最近的系外行星」彙編的主要內容。 在圖形互聯網搜尋引擎中輸入關鍵字“Gliese 581 d”就足以找到一個與地球僅在大陸形狀上不同的世界的最美麗的可視化...

想像力的發揮被對恆星系統 Gliese 581 的新分析殘酷地打斷了。他們表明，恆星盤前面存在行星的證據實際上被認為是恆星表面出現的斑點，正如我們所知來自我們的太陽。 新的事實給科學界的天文學家敲響了警鐘。

Gliese 581 d 並不是唯一可能虛構的系外行星。 假設的大型氣體行星 北落師門 b (9) 原本應該位於被稱為「索倫之眼」的雲中，但它很可能只是一團氣體，而且距離我們並不遠 半人馬座阿爾法星 BB 這只能是觀測數據的錯誤。

9. 假想的系外行星北落師門 b

儘管存在錯誤、誤解和懷疑，太陽系外行星的大規模發現已成為事實。 這一事實極大地破壞了曾經流行的關於太陽系和我們所知道的行星（包括地球）的獨特性的論點。 - 所有跡像都表明我們與數百萬其他恆星在同一生命區域運行（10）。 關於生命和人類等生物的獨特性的說法似乎同樣沒有根據。 但是，就像系外行星一樣，我們曾經只相信「它們一定在那裡」——仍然需要科學證據證明生命「在那裡」。

10. 行星系統中的生命帶取決於恆星的溫度