系外行星

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May 23, 2022

系外行星是围绕太阳以外的恒星运行的行星。这些行星的存在主要是通过间接观测和基于它们的计算推断出来的。这些行星是在 1990 年代首次发现的,当时技术已经发展到足以制造具有足够灵敏度的望远镜。越来越多的系外行星被发现;2021 年 7 月 1 日,计数器显示为 4777 颗系外行星。同一天,已经发现了 3,534 个行星系统。到目前为止,已经发现了785个行星系统,其中有多个系外行星围绕一颗或两颗恒星运行(双星系统);也曾发现只有一颗系外行星(例如天鹅座 16)的星系有两颗以上的恒星。

方法

其他恒星周围的行星的问题在于它们是非常微弱的光源。它们本身不发光,而只反射恒星的光。而且由于行星通常与恒星相对较近,因此行星的光芒会被恒星超越。因此,望远镜只能在特殊情况下观察行星,例如如果行星特别大或非常年轻(因为它仍然很热,可以通过其强烈的红外辐射进行观察)。另一种可能性是附近没有或只有微弱的光源,例如当行星围绕棕矮星运行时。后者是第一个直接观测到的行星 2M1207 b 距离地球 200 光年的九头蛇星座(水蛇)的情况。它的发现于 2004 年 9 月 10 日宣布,此后,关于是否拍摄了行星或褐矮星的争议随之而来。 2005 年 4 月,欧洲南方天文台使用来自甚大望远镜的新图像证实,它确实是一颗非常大的行星(质量是木星的 5 倍),以 55 个天文单位的距离围绕其“母星”运行。”,在这种情况下是一颗棕矮星,因此实际上并不是一颗真正的恒星。但是行星的存在可以通过其他方式来证明:多普勒频移或天体测量:测量恒星运动的变化。由于重力,行星围绕恒星运动。这确保了恒星本身也被吸引向行星。两者围绕一个共同的重心旋转。如果行星质量足够大,或者恒星足够亮,则可以测量恒星从地球的运动。然而,这只有在恒星朝我们的方向移动时才有可能。仅测量径向速度。多普勒效应没有观察到垂直于这个方向的运动。系外行星的轨道和质量可以从测量的大小和时间过程中确定。过境法:这种技术基于这样一个事实,即当行星站在我们和其轨道上的恒星之间时,它会覆盖恒星的一部分,即所谓的过渡。通过这种方式,恒星的光强以一种特定的方式变化,也可以计算出行星的轨道速度。1999年11月5日,在飞马座的恒星HD 209458附近发现了一颗行星。不久之后,这颗行星 HD 209458b 也是使用这种所谓的凌日方法探测到的第一颗系外行星。脉冲星计时:脉冲星以大约有规律的间隔发出无线电发射的闪光(脉冲)。异常现象可能表明系外行星在脉冲星周围移动的干扰影响。引力透镜:它也可以利用一颗行星在它后面的恒星前面滑动而产生的微透镜效应。星系的引力使背景中恒星发出的光发生弯曲,从而导致透镜效应瞬间凸出。通过这种方式,已经发现了只有 5 到 15 个地球质量的系外行星。2003 年 6 月 22 日,OGLE235-MOA53b 成为第一颗通过微透镜发现的系外行星。恒星周围的尘埃盘:观察聚集在恒星周围旋转盘中的尘埃可能会导致发现系外行星。灰尘以红外线辐射。例如,怀疑有一颗 epsilon Eridani 系外行星。食双星:从我们的角度来看,彼此相食的轨道恒星可以在光变曲线中显示出一颗或多颗行星的存在。从我们的角度来看,相互遮蔽的轨道恒星可以从它们的光变曲线中揭示出一颗或多颗行星的存在。从我们的角度来看,相互遮蔽的轨道恒星可以从它们的光变曲线中揭示出一颗或多颗行星的存在。

历史

1991 年,在英格兰的 Jodrell Bank 发现了 Shield 星座中脉冲星 PSR 1829-10 脉冲频率的规律变化。最初,但结果证明是错误的,这被误认为是由行星引起的。然而,同年,亚历山大·沃尔兹赞和戴尔·弗莱尔在阿雷西博天文台(波多黎各)发现了第一颗系外行星。这是两颗系外行星,质量与脉冲星 PSR 1257-12 中的地球相当。它距离处女座约 1,000 光年。天文学家惊讶地发现脉冲星周围有行星,因为脉冲星本身就是超新星爆炸的残余物。 1994 年,在同一颗脉冲星附近发现了第三颗质量与我们的月球相当的行星,1996 年,第四颗质量与土星相当的行星。然而,在 2002 年,第一项声明被撤回,因此现在已知脉冲星系统拥有三颗系外行星。 1995 年,瑞士天文学家米歇尔·马约尔在飞马座 51 Pegasi 附近发现了第一颗环绕正常恒星的系外行星,此后被称为 51 Pegasi b。紧随其后的是新发现的系外行星,甚至是完整的系外行星系统,例如 Upsilon Andromedae。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。所以现在已知脉冲星系统有三颗系外行星。 1995 年,瑞士天文学家米歇尔·马约尔在飞马座 51 Pegasi 附近发现了第一颗环绕正常恒星的系外行星,此后被称为 51 Pegasi b。紧随其后的是新发现的系外行星,甚至是完整的系外行星系统,例如 Upsilon Andromedae。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。所以现在已知脉冲星系统有三颗系外行星。 1995 年,瑞士天文学家米歇尔·马约尔在飞马座 51 Pegasi 附近发现了第一颗环绕正常恒星的系外行星,此后被称为 51 Pegasi b。紧随其后的是新发现的系外行星,甚至是完整的系外行星系统,例如 Upsilon Andromedae。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。1995 年,瑞士天文学家米歇尔·马约尔在飞马座 51 Pegasi 附近发现了第一颗环绕正常恒星的系外行星,此后被称为 51 Pegasi b。紧随其后的是新发现的系外行星,甚至是完整的系外行星系统,例如 Upsilon Andromedae。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。1995 年,瑞士天文学家米歇尔·马约尔在飞马座 51 Pegasi 附近发现了第一颗环绕正常恒星的系外行星,此后被称为 51 Pegasi b。紧随其后的是新发现的系外行星,甚至是完整的系外行星系统,例如 Upsilon Andromedae。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。搜索继续有增无减,到 2006 年年中,已知系外行星的数量已经超过 200 颗。此外,现在使用的设备的进一步改进也使得不仅可以发现非常大的行星,还可以发现更小的行星。

系外行星的性质

天然气巨头

大多数这些行星,由于它们的质量,一定是像我们的木星一样的气态巨行星,因此既不适合居住也不适合着陆。一个让天文学家担忧的怪癖是,与太阳系相比,这些巨行星几乎都非常靠近它们的恒星。一种可能的解释是选择效应:这些行星在恒星附近产生最强的多普勒效应,因此最容易被探测到。也可能后来证明这些是例外而不是规则。最近通过引力微透镜方法发现的系外行星 OGLE-2005-BLG-390Lb 似乎证实了最后一个假设。 2010 年 4 月 13 日,宣布发现了 27 个新的气态巨行星,其中9颗与中心星不在同一个平面甚至相反的方向旋转。这不符合当前的行星形成模型。毕竟,原行星盘被认为是整体在同一个方向上旋转并且有点平坦。

石头行星

2004 年 8 月,当发现一颗只有 14 个地球质量的系外行星时,一个新阶段开始了。这是第一颗被发现的被认为是类地行星的行星。另见:超级地球。这种发展还在继续:2013 年,据报道发现了一颗石质系外行星,其大气层不小于我们的水星

行星石碑

1999 年 4 月 15 日,来自英澳天文台(新南威尔士州埃平)和加利福尼亚大学的天文学家宣布发现了第一个拥有不止一颗行星围绕正常恒星运行的行星系统。 Upsilon Andromedae 恒星附近的小振荡表明存在三颗行星,所有三颗行星的质量都与木星相当。这一发现证实了拥有不止一颗行星的行星系统可能很常见,这也增加了迟早会发现生命可能起源于其上的类地行星的可能性。 2006 年 5 月 18 日,首次发现单颗恒星附近的多行星,但没有发现类木行星。这是围绕恒星 HD69830 的三颗行星,它们的质量大约是地球质量的 10、12 和 18 倍,它可以在斯特恩星座中找到。此外,斯皮策太空望远镜还发现了围绕这颗恒星的小行星带的证据。

任务

过去的任务

2006-2014:COROT:2006 年 12 月 27 日,法国 CNES(Centre National d'Etudes Spatiales)与欧洲航天局等机构合作,从哈萨克斯坦的 Baykonur 发射了 Corot 卫星,以从周围轨道寻找系外行星地球。 2009-2018:开普勒太空任务:美国东部时间 2009 年 3 月 6 日星期五晚上 10 点 49 分(欧洲中部时间 3 月 7 日星期六上午 4 点 49 分),美国宇航局发射了开普勒卫星,以扩大对与地球更相似行星的搜索.将使用凌日方法监测大约 100,000 颗恒星,以确定类地行星的频率。 2013 年 8 月 15 日,美国宇航局宣布,在三个反作用轮中的两个(为卫星提供精确位置)发生故障后,该组织将暂停维修工作。它将为卫星寻找其他可能的任务,可能是研究超新星。

在行动

自动行星查找器 (APF):APF 自 2014 年开始运行。先进的设备可以探测质量为 1 到 15 个地球质量的岩石行星,它们在其恒星周围的基本宜居带内运行。TESS,于 2018 年 4 月推出。

行星的起源

2005 年,天文学家宣布在三星系统(三星系统)中发现了一颗行星,这一观察结果将反驳当前有关行星形成的理论。这颗行星是一颗比木星稍大的气态巨行星,据说它围绕着天鹅座 HD188753 星系中质量最大的恒星运行。这三颗恒星距离地球约 149 光年。这颗行星每 80 小时绕主恒星运行一次,距离约为地球和太阳之间距离的二十分之一。另外两颗恒星在 156 天内相互绕转,每 25.7 年绕主恒星运行一次,距离将它们放置在土星和天王星之间的太阳系中。外星反驳了热木星形成理论,该理论认为行星是“正常的”形成距离,然后向内迁移。这不可能发生在这里。然而,这颗行星的存在后来无法得到证实。 2007 年,日内瓦天文台的一组天文学家得出结论,这颗行星不存在。后来发现一颗可能的行星的尝试也没有成功。

拥有 2 个或更多行星的恒星列表

除非另有说明,否则行星的质量以“木星”(木星质量的倍数)表示如下。木星的质量为 1.899×1027 kg,因此是地球质量的 317.83 倍,反之亦然:以木星表示的地球质量为 0.003146。系统的一部分(这可以包括系外行星)由小写字母、a 星、b 和 c 两个系外行星等表示。

特殊系外行星

PSO J318.5-22

2013 年,发现了 PSO J318.5-22 天体,这是一种不绕恒星运行的系外行星。

启智 12557548

KIC 12557548 是一颗系外行星正在瓦解的恒星。这颗恒星距离我们 1,500 光年。这颗水星大小的行星会留下类似于彗星的轨迹。由剑桥麻省理工学院名誉物理学教授索尔·拉帕波特 (Saul Rappaport) 领导的一个研究小组在研究开普勒太空望远镜的图像时发现了这颗恒星特有的光模式。美国宇航局的开普勒太空望远镜通过测量当行星绕恒星运行时从恒星前方经过时恒星光度的下降来探测行星和候选行星。这称为过境。例如,开普勒研究了 160,000 颗恒星。研究人员注意到这颗恒星辐射的不规则倾斜。这颗恒星本身比我们的太阳更小更冷。这颗行星在 15 小时内绕恒星运行,这是已知的最小公转时间。它位于恒星直径两倍的距离处。因此,面向恒星的一面必须具有 1,815 度的灼热表面温度。这会融化并蒸发地球上的岩石物质,留下像彗星一样的轨迹。颗粒将小于一微米。有一段时间,人们认为这将是一颗双行星:两颗相互环绕的行星。但经过研究和模拟,这个假设被否定了。这证明行星没有永恒的生命,甚至可以蒸发。因此,面向恒星的一面必须具有 1,815 度的灼热表面温度。这会融化并蒸发地球上的岩石物质,留下像彗星一样的轨迹。颗粒将小于一微米。有一段时间,人们认为这将是一颗双行星:两颗相互环绕的行星。但经过研究和模拟,这个假设被否定了。这证明行星没有永恒的生命,甚至可以蒸发。因此,面向恒星的一面必须具有 1,815 度的灼热表面温度。这会融化并蒸发地球上的岩石物质,留下像彗星一样的轨迹。颗粒将小于一微米。有一段时间,人们认为这将是一颗双行星:两颗相互环绕的行星。但经过研究和模拟,这个假设被否定了。这证明行星没有永恒的生命,甚至可以蒸发。但经过研究和模拟,这个假设被否定了。这证明行星没有永恒的生命,甚至可以蒸发。但经过研究和模拟,这个假设被否定了。这证明行星没有永恒的生命,甚至可以蒸发。

比邻星 b

2016年,发现了比邻星b,这是一颗位于最近恒星比邻星宜居带的类地行星。

GJ 357 d

2019年,发现了可能位于最近恒星格利泽357宜居带的超级地球GJ 357 d。

外部链接

研究项目

(zh) The Extrasolar Planets Encyclopaedia (zh) Het Geneva Extrasolar Planet Search Programma (zh) Open Exoplanet Catalog

双星

(zh) 双星系统 Gamma Cephei 中一颗行星的线索:减去没有行星的双星轨道运动后的速度变化。(zh) 双星系统中行星轨道的模拟。