太空新發現!找到七顆地球大小行星

by:徽徽
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周三,太空科學家公布了他們的最新發現──有七顆地球大小的行星繞著矮恆星TRAPPIST-1公轉,這七顆行星將成為人們探索生命的新地點。

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科學家們的發現振奮了整個世界,帶領研究的天文學家表示,這是第一次人類一次發現這麼多類地行星圍繞同一顆恆星。

Photo: Mauro Presciutti

七顆地球大小行星

周三(22),一群太空科學家在美國太空總署(NASA)總部公布他們的新發現,他們發現在太陽系外至少有七顆如地球大小般的行星,圍著一顆距地球約 40光年的矮恆星公轉,這七顆行星上有可能有水和生命,科學家們也把他們的發現發表在《自然》期刊上。

第一次發現這麼多顆

帶領研究的比利時列日大學天文學家吉隆(Michaël Gillon)說:「這是第一次有這麼多這樣的行星被發現圍繞著同一顆恆星。」

「在這之前,如果你想研究類地行星的話只有四顆,而且它們全都在我們的太陽系裡。」

「現在我們有七顆地球大小的行星可以擴展我們的視野。沒錯,我們可能可以發現水和生命,但就算我們沒有,不管我們找到什麼都超有趣。」

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圖為發現的七顆行星(上排)與水星、金星、地球和火星(下排由左至右)的比較。其中,名為TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f 、TRAPPIST-1g這三顆行星可能最適合人居。

Photo: ESO Astronomy

高爾夫球比上籃球

科學家們發現的七顆行星圍繞著一顆名為TRAPPIST-1的矮恆星,這顆矮恆星的表面溫度極低,大小和太陽相比就像高爾夫球比上籃球。

有三顆比較適合人居

科學家們發現的七顆行星中,有三顆名為TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f 、TRAPPIST-1g 接收到矮恆星TRAPPIST-1的熱量多寡和金星、地球、火星接收到太陽的熱量差不多,因此這三顆行星被科學家們劃歸在「宜居區」,認為這三顆行星上比較有可能出現生命。

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長久以來,人們從來沒有放棄尋找其他像地球一樣的宜居行星,然而行星上有水還不夠,還得滿足許多條件才能真正適合居住。圖為藝術家描繪的矮恆星TRAPPIST-1之旅。

Photo: Prachatai

要能住還早得很

雖然科學家們用「像地球一樣」這類的形容詞來形容發現的七顆行星,且這七顆行星的大小真的跟地球差不多,但一顆行星要適合人居還是得滿足很多條件,諸如有無大氣、水、甲烷、二氧化碳和科學家們提出的種種「生物標記」。

沒有參與這次發現的美國行星科學研究所系外行星研究人員亞當斯(Elisabeth Adams)說:「一顆行星要像地球有很多種方式,但這還不夠。」

對宜居世界的想像太窄  參考源只有地球

此外,亞當斯也點出人們對「宜居世界」的想像非常理論,且目前科學家只掌握了一顆宜居行星的資料,這顆行星就是地球。

「事實上,我們不知道另一個世界要出現生命需要什麼條件,以及這個世界得和地球有多相像,還有其他地方的生命可以如何不同。」

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在周三的記者會上,由左到右分別是NASA史匹哲科學中心經理凱里、比利時列日大學天文學家吉隆和NASA科學任務局副局長左巴欽,他們正在報告科學家們的發現。

Photo: NASA HQ PHOTO

我們是孤單的嗎?

無論如何,NASA科學任務局(Science Mission Directorate)副局長左巴欽(Thomas Zurbuchen)說:「這個發現可以成為尋找有利於生命的宜居環境中,一塊很重要的拼圖。」

回答「我們是孤單的嗎?」這個問題是科學的當務之急,第一次在宜居區發現這麼多這樣的行星是邁向該目標很了不起的一步。NASA科學任務局副局長  左巴欽

發現一顆  代表還有很多顆

美國麻省理工學院行星科學和物理學教授希格(Sara Seager)表示,過去的經驗指出發現一顆系外行星,就代表還有很多顆系外行星。科學家們都受到這次的新發現鼓舞,認為這大大增進了人類找到另一顆像地球般宜居行星的機會。

宛如七種新語言

就算到最後發現這七顆行星上沒有生命,還是能讓人們更清楚太陽系怎麼運作。

參與這次發現的美國麻省理工學院行星科學家迪衛特(Julien de Wit)將這七顆行星比喻成七種新語言,每一種都有不同的詞彙來形容宇宙。

迪衛特說:「它們對太陽系這個故事的角度都有點不一樣。」

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一名畫家描繪出TRAPPIST-1f這顆行星上的美景,可以看到其他圍繞著矮恆星TRAPPIST-1的行星還有散發橘紅色光芒的矮恆星TRAPPIST-1。

路透社

公轉周期大不同

回到科學家們發現的七顆行星上,每一顆行星繞著矮恆星TRAPPIST-1公轉的周期都不同,最短是 1.5天,最長超過 20天。

想像一下美景

如果站在這些行星上,人們能接受到的光是少於太陽光的 200倍,但人們還是可以接受到足夠的熱量,因為這些行星離矮恆星TRAPPIST-1的距離非常近。此外,人們也可以看到如詩如畫的風景,其他行星會出現在空中,大小就跟月亮一樣。

像鮭魚般的橘紅色

舉例來說,科學家推測如果站在TRAPPIST-1f這顆行星上往上看,矮恆星TRAPPIST-1的大小會是太陽的三倍大,再加上它本身的顏色是紅色,散發出的光芒會是像鮭魚般的橘紅色。

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Google也搭上發現七顆類地行星的風潮,推出以此為主題的Google Doodle和網友一起分享太空新發現。

Photo: Google

有可能像月亮  永遠用同一面對恆星

然而,就像月亮遭到潮汐鎖定(Tidal locking)一樣,科學家們認為接近矮恆星TRAPPIST-1的行星同樣會出現潮汐鎖定的現象,也就是這些行星永遠會以同一面向著矮恆星TRAPPIST-1,另一面則永遠接收不到光熱。

溫度落差大  產生強風

被科學家們劃歸在宜居區的三顆行星TRAPPIST-1e、TRAPPIST-1f 、TRAPPIST-1g 就有可能出現這樣的現象,導致溫度落差大引起強勁的風勢。

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TRAPPIST的原意為比利時修道院啤酒,而由比利時操作但設在智利的TRAPPIST望遠鏡為了向比利時修道院啤酒致敬才如此命名。

Photo: Fourth Avenue Pub

用望遠鏡觀測  發現周期陰影

在NASA記者會上,科學家們也和大家分享他們如何觀測到圍繞矮恆星TRAPPIST-1的七顆行星。

科學家們用TRAPPIST望遠鏡來觀測,發現矮恆星TRAPPIST-1的亮度會隨著時間變化,緊接著他們看到了像日食般的周期性陰影,這種現象被稱為凌日現象(Transit),陰影的出現代表有行星遮住了矮恆星的光芒。經過進一步觀察,科學家確定他們至少發現了七顆繞著矮恆星TRAPPIST-1公轉的行星。

出動太空望遠鏡

接著,科學家們除了用像TRAPPIST望遠鏡一樣設在地球上的望遠鏡來觀測,他們也開始用史匹哲(Spitzer)太空望遠鏡交叉比對出這七顆行星的公轉周期、離矮恆星TRAPPIST-1的距離、半徑還有質量。接下來,科學家們的任務就是看看這幾顆行星上有沒有大氣層、水和生命的跡象。

觀察得越多  越能揭開更多秘密

「在史匹哲太空望遠鏡 14年的運轉中,這次的發現是我看到最令人興奮的結果,」NASA史匹哲科學中心經理凱里(Sean Carey)接著說:「史匹哲太空望遠鏡在秋天會繼續跟進觀測,進一步讓我們更了解這些行星,然後詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可以跟進觀察,對這個星系觀察得更多一定可以揭開更多秘密。」


延伸閱讀: 《找到另一顆地球? 科學家重大發現
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參考資料:
01  Scientists discover 7 ‘Earthlike’ planets orbiting a nearby star
02 Astronomers discover 7 Earth-sized planets orbiting nearby star
03 7 Earth-Size Planets Orbit Dwarf Star, NASA and European Astronomers Say

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