什么是系外行星?

系外行星是环绕遥远恒星运行的世界。我们关于系外行星知识的历史,各种系外行星,天文学家如何找到它们的知识,以及更多其他信息,请点击此处。

一颗黄色的太阳般的恒星,有4个行星。其中两个行星在恒星前方“过境”或经过。

艺术家’系外行星或行星绕着遥远的恒星运行的印象。

系外行星是绕着太阳以外的恒星运行的行星。前缀 exo 来自希腊语,意思是 ;这些世界远远超出了我们自己的太阳系。天文学家已经证实 超过4,000 系外行星绕着遥远的恒星运行,至少还有1,000颗正在等待确认。他们发现了头两个系外行星 围绕脉冲星轨道 在1992年。他们确认了第一颗系外行星 绕着一颗太阳般的恒星运行 在1995年。在这些发现之前,除了我们自己的行星系统之外,还存在其他行星系统。 推测了几个世纪 在20世纪初,有一颗行星预示着 巴纳德’s Star (后来证明是虚假的)。真正的发现来自技术的进步,这是一个相对较新的发展。

为什么没有’我们以前见过他们吗?它’因为系外行星太远了,所以 光年 离他们最近的地方。而且’s because – unlike stars – exoplanets don’用自己的光芒发光。像我们自己的地球一样,它们仅通过其本地恒星反射的光发光。与它们的恒星相反,系外行星非常暗淡。甚至最大的星星也因它们明亮得多的星星而淹没。那’这就是为什么即使在现在,即使最大的望远镜也太小而无法在光学望远镜中瞥见的原因,尽管 一些已经直接成像.

在首次发现系外行星之前,大多数天文学家都假设系外行星(如果被发现)将类似于我们太阳系中的行星。令人震惊的是,许多系外行星截然不同,其位置和轨道难以解释。如果天文学家认为太阳系以某种方式可以代表银河系中其他行星系统,’我很失望。我们的太阳系可能是 例外 而不是规则。

作为这种认识的预兆,1992年发现的第一颗系外行星绕轨道飞行 中子星,在这种情况下为脉冲星(发射无线电波束的中子星,如灯塔,如果光束指向正确方向,则可以从地球上检测到)。一般说来,中子星是大质量恒星在恒星中的生命结束后的超稠密残骸。 超新星 爆炸。那不是’认为可能,并且’仍然没有完全解释,行星可以幸免于难。通常,我们在脉冲星自转时看到的中子星的不变性可与 原子钟,使它们成为宇宙中最精确的计时器。天文学家 亚历山大·沃尔兹赞(Aleksander Wolszczan)戴尔·弗莱 试图解释特定脉冲星旋转的不规则性 PSR B1257 + 12。他们意识到恒星略有变化’如果由两个行星的引力将其旋转,则可以解释其旋转, 三四次 地球的质量。

天文学家具有这一发现的历史意义’寻找系外行星的主要任务是找到一颗绕着一颗类似太阳的恒星运行,而不是绕着一颗超新星飞行的一颗巨大恒星的残骸。毕竟,最终的任务是找到一个像地球一样的行星,然后在那个星球上寻找生命。人们一直在问这个问题,“我们一个人在宇宙中吗?”

Finding an 类地球 planet, especially one where life resides, has been 和 remains the impetus for our 搜索es for 和 explorations of these distant worlds.

对第一个绕轨道运行的行星的探测 主序星 就像1995年的太阳来的时候 迪迪尔·奎洛兹 发现了至少与木星轨道一样大的行星 F型星 51佩加西,距离地球约50光年。他被星星发现了’s “wobble”一颗看不见的行星拉动它。由于这一发现,他和同事Michel Mayor和James Peebles于2019年获得了诺贝尔物理学奖。

在1990年代,可用的技术只出现了最大的系外行星:那些具有足够引力的引力系外行星。“wobble”在他们父母的恒星旋转中。这种探测系外行星的方法被称为 径向速度法,并且’仍然是从地球探测系外行星的非常成功的方法’的表面。径向速度法– sometimes called 多普勒光谱在这里更全面地解释.

带注释的海报显示行星干扰了太阳的轨道。

查看大图。 |插图通过 行星学会.

如今,另一种方法– called the 运输方式, 要么 透射光度法 –更成功地用于寻找系外行星。 美国宇航局’名为开普勒的星球猎人太空飞船, 被用来发现迄今为止已知的大多数系外行星,并且它采用了过境方法。该技术能够检测较小的系外行星。过渡方法依赖于这样的事实:当系外行星从地球上看时越过恒星的表面时,恒星’光线被如此微弱地阻挡,并且变暗。亮度的变化可能仅为1%,但是仍然可以用开普勒等现代仪器检测到。 在此处阅读更多有关过境方法的信息。

穿过蓝色太阳的面孔的行星的注释的海报。

查看大图。 |插图通过 行星学会.

在特殊情况下’还可以获得系外行星的直接图像。这个方法不是’广泛用于寻找系外行星的原因有以下几种:系外行星昏暗,它们的母恒星明亮,因此,从地球上看,系外行星通常会丢失’强光。但是以这种方式发现了一些系外行星。 阅读有关系外行星直接成像的更多信息。应该指出的是,著名的备受喜爱的系外行星Fomalhaut b–第一个直接成像的影像–毕竟,事实证明它不是系外行星,而是一团尘埃。 阅读更多有关Fomalhaut b的不幸消失的信息。

海报展示系外行星的直接成像工作原理。

查看大图。 |插图通过 行星学会.

在发现第一个围绕太阳的恒星运行的系外行星25年后,天文学家已经确定了系外行星中的许多类型的行星“zoo.”下面列出了其中一些。看到 这里 有关分类的完整列表。

  • 热木星 由于它们的大小而被发现的第一个系外行星是 天然气巨人 具有木星或更大质量的行星,非常靠近其恒星,在某些情况下,仅在地球的几天内就绕其轨道运行。假设这样的行星不可能在当前位置形成,天文学家认为它们的诞生距离恒星更远, 已迁移 向内移动,就像我们自己太阳系中的气体巨人被认为已经迁移一样(尽管没有一个像热木星与其父恒星一样靠近太阳)。对热木星的研究为太阳系的形成提供了很多启示。
  • 超级地球 这些是质量在地球和最小的气体巨人之间的行星– Neptune 和 Uranus –在我们的太阳系中这种行星的组成被认为是岩石,而不是天然气,因此更有可能像水星,金星,地球和火星那样的行星。天文学家使用的术语“Earth-like planets”用于岩石而不是气态的系外行星,它们绕所谓的轨道运行“戈迪洛克区,”被认为对生命至关重要的水可以液态形式存在。“Earth-like” does not therefore literally mean a planet is a twin of the 地球, possessing an 类地球 atmosphere 和 possibly life.
  • 迷你海王星 一颗系外行星,最多有十个地球质量,但大小小于海王星或天王星。这些可能主要是气态世界。
  • 海洋世界  是系外行星,其中包含大量的水,无论是在表面还是在地下的海洋。
  • 冰巨人 系外行星是由挥发性化合物(例如水,甲烷和氨)组成,而不是由木星和土星的氢和氦组成。

对地球真双胞胎的追求仍在继续。 2019年6月,天文学家 宣布 the discovery of the most 类地球 planet discovered at that time, orbiting Teegarden’s Star, a 红矮星 距离我们只有12.5光年。被命名为Teegarden b的系外行星被定为95% 地球相似度指数.

但是新的系外行星一直在出现。例如,本周初, 保罗·斯科特·安德森 地球天空的作者经常为该网站撰写有关系外行星发现的文章,他撰写了有关新发现的系外行星Kepler-1649c的文章。距地球300光年’是一个潜在宜居的地球大小的世界,是迄今为止最有希望的世界之一。 在此处阅读有关Kepler-1649c的更多信息.

系外行星的探测是通过天基和空基望远镜进行的。开普勒不再活跃(尽管其数据仍在分析中),而是一种名为“ 泰斯 目前活跃于发现系外行星。 2019年12月,欧洲航天局(欧空局) 发射了 飞船 切普,旨在更好地表征已知的系外行星。新一代地球基望远镜,例如欧洲超大型望远镜(电报), 世界’目前正在智利建造的最大的望远镜将能够 分析气氛 直接系外行星并确定 生物签名 例如氧气和甲烷。

因此,在宇宙中寻找生命的古老梦想不久将成为现实。敬请关注!

顺便说一下,下面的精彩视频展示了开普勒的所有多行星系统’开普勒宣布时的最初任务’寿命终止:2018年10月30日。天文学家和行星猎人 伊桑·克鲁斯(Ethan Kruse)使用来自开普勒的数据创建了此可视化的人写道:

这些系统以与我们自己的太阳系相同的比例显示(虚线)。轨道的大小都是按比例的,但是行星的大小却没有。例如,木星实际上比地球大11倍,但这种规模使地球大小的行星几乎看不见(或木星令人讨厌的大)。轨道都是同步的,因此开普勒每次撞到0度角(3 o’时钟上的时钟位置)。如图所示,行星的颜色基于其近似的平衡温度。

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安迪·布里格斯