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系外行星七龍珠

Google也以此重大發現作為當天的Google Doodle!

在漫畫《七龍珠》中, 只要收集七顆龍珠, 就能召喚神龍許願。 最近天文學家可是利用美國航太總署(NASA)的史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope),

發現有七顆近似地球大小的行星, 環繞著一顆名為TRAPPIST-1的恒星!其中甚至有三顆就位在母恒星的適居區(habitable zone)中, 在這個區域的岩質行星表面溫度不會太熱也不會太冷, 剛好能夠讓液態水存在!

TRAPPIST-1系統中, TRAPPIST-1e、f和g這三顆行星都位在適居區(以綠色表示)。

Credit: NASA/JPL-Caltech

這個新發現創下了有史以來在單一恒星周圍發現最多適居區行星的新紀錄!在適當的大氣條件下, 這七顆行星都可能有對生命非常關鍵的液態水, 而機會最大的就是位在適居區的三顆行星。

TRAPPIST-1這個系外行星系統距離地球約有40光年, 位在寶瓶座方向, 其名稱來自于智利的「偵測淩日行星與微行星小型望遠鏡」(Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope, 簡稱TRAPPIST) 。 在2016年5月, 天文學家利用這個望遠鏡發現了位元在此系統的三顆系外行星。 在後續的研究中, 他們利用史匹哲太空望遠鏡, 再加上包括「超大望遠鏡」(Very Large Telescope, 簡稱VLB)在內的幾個地面望遠鏡協助, 確認了其中兩顆行星, 更讓人驚訝的是, 他們發現了除了這兩顆行星之外, TRAPPIST-1系統還有另外五顆系外行星, 這讓此系統的行星數量一舉推進到七顆!

2016年的研究與最新公佈的發現比較。 Credit: NASA/JPL/Caltech/R. Hur

2016年的研究與最新公佈的發現比較。 Credit: NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (IPAC)

這篇論文發表在《自然》(Nature)期刊上。 研究團隊利用史匹哲太空望遠鏡測量七顆行星的大小, 也首度估計其中六顆行星的品質, 因此就能推測出行星的密度。

根據他們的推論, TRAPPIST-1的七顆行星可能都是由岩石組成, 後續的觀測將能進一步研究這些行星是否有水, 甚至是行星表面是否含有液態水。 科學家目前還無法推測第七顆行星的品質, 不過他們認為最遠的這顆行星極有可能是個冰雪球。

TRAPPIST-1系統中七顆行星的詳細資料,

與太陽系中四顆類地行星的比較。

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

TRAPPIST-1和我們的太陽不同, 是一顆極低溫的紅矮星, 這是首度在此類恒星周圍發現地球大小的行星。 對科學家來說, 想要研究地球大小適居行星的大氣, TRAPPIST-1的這些行星正是絕佳目標。 TRAPPIST-1的溫度夠低, 因此即使是軌道距離很接近母恒星的行星, 也可能有液態水存在。 這個系統內七顆行星的軌道, 甚至比水星繞太陽的軌道還要更近。 行星之間也都非常接近, 如果你站在其中一顆行星的表面上, 甚至能夠看到周遭行星的地表特徵或是雲層, 鄰近的行星看起來可能比從地球上看到的月球還要大。

TRAPPIST-1的七顆行星軌道,與太陽系內側行星,和木星四顆最大衛星的軌道相互比較。

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

這些行星有可能遭母恒星潮汐鎖定,始終以同一面面對恒星,因此行星有一半永遠是白天,另一半則永遠是黑夜。這會使得行星的天氣模式和地球大不相同,比如說不斷有強風從永晝面吹向永夜面,和極端的溫度變化。

想到TRAPPIST-1e來場太空旅行嗎?

Credits: NASA/JPL-Caltech

由於TRAPPIST-1的輻射主要位在比可見光波長更長的紅外波段,因此史匹哲太空望遠鏡就成了研究此恒星的最佳利器。2016年秋季,天文學家利用史匹哲太空望遠鏡,對TRAPPIST-1進行了連續500小時不間斷的觀測,獲得夠多次數的系外行星淩日資料,藉以分析這個系統的複雜構造。

從史匹哲太空望遠鏡500小時的觀測資料中可以看出此系統有七顆行星。

Credit: NASA/JPL-Caltech/M. Gillon (Univ. of Lige, Belgium)

史匹哲太空望遠鏡在上線五年後,冷卻劑已經耗盡,目前是處於「溫暖任務」(warm mission)階段。工程師們對望遠鏡進行調校,好用來觀測系外行星淩日的情形。雖然史匹哲太空望遠鏡已經在太空中運行了14年,還是寶刀未老,不斷帶給我們驚奇的新發現。今年秋天,天文學家仍將利用史匹哲太空望遠鏡對此系統進行更仔細的研究,也為將來詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的觀測做準備。

天文學家也利用美國航太總署的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope),觀測其中的四顆行星,其中當然包含了位在適居區中的三顆行星,以研究行星是否有以氫為主的蓬鬆大氣──這是像海王星這類氣體行星的典型特徵。2016年5月,哈伯團隊觀測了TRAPPIST-1最內側的兩顆行星,並沒有發現蓬鬆大氣的證據,也就是說,最靠近恒星的這些行星極可能由岩石組成。

目前處於K2任務階段的系外行星獵人──克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescope),也正在觀測TRAPPIST-1 系統,藉由測量恒星由於行星經過時的微小亮度變化,對這些行星進行更詳細的研究,甚至是尋找此系統內是否還有更多行星存在。

史匹哲、哈伯、克卜勒三大望遠鏡聯手研究TRAPPIST-1,接下來還會有計畫在2018發射的韋伯太空望遠鏡加入戰局。韋伯太空望遠鏡的靈敏度將能偵測行星大氣中的化學組成,研究是否有水、甲烷、氧氣、臭氧,或是其他的成分,還能分析行星的溫度和表面壓力。不久的將來,我們或許就能知道這顆行星是否適合生命居住了!

這裡還有更多好玩的連結,千萬別錯過!

NASA影片《發現行星寶藏》(已由臺北天文館加注中文字幕)https://youtu.be/jIVXK-9nB7g

系外行星地表環境360度VR模擬https://youtu.be/o2MgG6KhO1E

一探系外行星(Eyes on Exoplanets)桌機版http://eyes.nasa.gov/eyes-on-exoplanets.html

立體TRAPPIST-1系統手機版https://exoplanets.nasa.gov/newworldsatlas/1969/

參考資料

《自然》期刊論文全文http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7642/pdf/nature21360.pdf

航空美國航太國家技術監督局新聞稿https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-reveals-largest-batch-of-earth-size-habitable-zone-planets-around/

ESO新聞稿https://www.eso.org/public/unitedkingdom/news/eso1706/

TRAPPIST-1系統相關資料http://www.trappist.one/ #

2017.02.23, 胡佳伶

原文:http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1643

恒星與行星(業餘天文愛好者觀測恒星行星彗星流星及88個星座的天文觀星指南) ¥29.2 購買

TRAPPIST-1的七顆行星軌道,與太陽系內側行星,和木星四顆最大衛星的軌道相互比較。

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)

這些行星有可能遭母恒星潮汐鎖定,始終以同一面面對恒星,因此行星有一半永遠是白天,另一半則永遠是黑夜。這會使得行星的天氣模式和地球大不相同,比如說不斷有強風從永晝面吹向永夜面,和極端的溫度變化。

想到TRAPPIST-1e來場太空旅行嗎?

Credits: NASA/JPL-Caltech

由於TRAPPIST-1的輻射主要位在比可見光波長更長的紅外波段,因此史匹哲太空望遠鏡就成了研究此恒星的最佳利器。2016年秋季,天文學家利用史匹哲太空望遠鏡,對TRAPPIST-1進行了連續500小時不間斷的觀測,獲得夠多次數的系外行星淩日資料,藉以分析這個系統的複雜構造。

從史匹哲太空望遠鏡500小時的觀測資料中可以看出此系統有七顆行星。

Credit: NASA/JPL-Caltech/M. Gillon (Univ. of Lige, Belgium)

史匹哲太空望遠鏡在上線五年後,冷卻劑已經耗盡,目前是處於「溫暖任務」(warm mission)階段。工程師們對望遠鏡進行調校,好用來觀測系外行星淩日的情形。雖然史匹哲太空望遠鏡已經在太空中運行了14年,還是寶刀未老,不斷帶給我們驚奇的新發現。今年秋天,天文學家仍將利用史匹哲太空望遠鏡對此系統進行更仔細的研究,也為將來詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的觀測做準備。

天文學家也利用美國航太總署的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope),觀測其中的四顆行星,其中當然包含了位在適居區中的三顆行星,以研究行星是否有以氫為主的蓬鬆大氣──這是像海王星這類氣體行星的典型特徵。2016年5月,哈伯團隊觀測了TRAPPIST-1最內側的兩顆行星,並沒有發現蓬鬆大氣的證據,也就是說,最靠近恒星的這些行星極可能由岩石組成。

目前處於K2任務階段的系外行星獵人──克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescope),也正在觀測TRAPPIST-1 系統,藉由測量恒星由於行星經過時的微小亮度變化,對這些行星進行更詳細的研究,甚至是尋找此系統內是否還有更多行星存在。

史匹哲、哈伯、克卜勒三大望遠鏡聯手研究TRAPPIST-1,接下來還會有計畫在2018發射的韋伯太空望遠鏡加入戰局。韋伯太空望遠鏡的靈敏度將能偵測行星大氣中的化學組成,研究是否有水、甲烷、氧氣、臭氧,或是其他的成分,還能分析行星的溫度和表面壓力。不久的將來,我們或許就能知道這顆行星是否適合生命居住了!

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NASA影片《發現行星寶藏》(已由臺北天文館加注中文字幕)https://youtu.be/jIVXK-9nB7g

系外行星地表環境360度VR模擬https://youtu.be/o2MgG6KhO1E

一探系外行星(Eyes on Exoplanets)桌機版http://eyes.nasa.gov/eyes-on-exoplanets.html

立體TRAPPIST-1系統手機版https://exoplanets.nasa.gov/newworldsatlas/1969/

參考資料

《自然》期刊論文全文http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7642/pdf/nature21360.pdf

航空美國航太國家技術監督局新聞稿https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-reveals-largest-batch-of-earth-size-habitable-zone-planets-around/

ESO新聞稿https://www.eso.org/public/unitedkingdom/news/eso1706/

TRAPPIST-1系統相關資料http://www.trappist.one/ #

2017.02.23, 胡佳伶

原文:http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1643

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