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2011年02月10日12:53 | 中國發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號：T|T

恒星開普勒-11和太陽類似，并擁有6顆行星。有時候會出現(xiàn)同時有2到3顆行星經(jīng)過恒星面前的現(xiàn)象；這張圖片所反映的正是有3顆行星同時發(fā)生凌星現(xiàn)象的示意圖。這一事件被開普勒空間望遠(yuǎn)鏡捕捉到，時間是2010年8月26日。 圖像版權(quán)： NASA/Tim Pyle

這張藝術(shù)想象圖所要展示的，是開普勒-11行星系統(tǒng)和我們太陽系進(jìn)行對比的情景，這樣會讓人更直觀的了解兩者各行星軌道的位置關(guān)系。 圖像版權(quán)：NASA/Tim Pyle

北京時間2月10日消息，據(jù)美國宇航局開普勒項(xiàng)目官方網(wǎng)站報(bào)道，科學(xué)家們借助該局所屬的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一個擁有6顆行星的恒星系統(tǒng)。這顆中央恒星名為開普勒-11(Kepler-11)，是一顆和太陽相似的恒星，而這些行星則主要由巖石和氣體組成。這一緊湊的微型太陽系距離地球大約2000光年。

“開普勒-11的行星系統(tǒng)令人驚嘆，”杰克·里薩烏爾(Jack Lissauer)說，他是一位行星科學(xué)家，同時也是美國宇航局設(shè)在加利福尼亞州的埃姆斯研究中心的開普勒科學(xué)小組成員?！斑@個行星系統(tǒng)的緊湊程度讓人驚嘆；它們的軌道平面傾角如此一致讓人驚嘆；竟然有那么多大行星在那么近的距離上圍繞一顆恒星運(yùn)行，讓人驚嘆。我們甚至從沒想過這樣的情況真的會存在?！?/p>

換句話說，開普勒-11的行星系統(tǒng)是除太陽系之外，迄今為止所發(fā)現(xiàn)的成員數(shù)量最多，結(jié)構(gòu)最緊湊的行星系統(tǒng)。

“擁有一顆以上凌日行星的恒星非常少見，而開普勒-11更是唯一已知擁有超過3顆以上凌日行星的恒星系統(tǒng)?！崩锼_烏爾說?！耙虼宋覀冎肋@樣的系統(tǒng)并不常見。很顯然，擁有類似開普勒-11那樣系統(tǒng)的恒星比例不會超過總數(shù)的1%。但至于這個比例到底是千分之一，萬分之一還是百萬分之一，我們還不清楚，因?yàn)榈侥壳盀橹?，我們才僅僅發(fā)現(xiàn)了這么一例?！?/p>

開普勒-11是一顆黃矮星，而所有環(huán)繞開普勒-11運(yùn)行的行星個頭都比地球大，其中最大的一顆大小和天王星或海王星相當(dāng)。這個行星系統(tǒng)最內(nèi)側(cè)的成員是開普勒-11b，它距離中央恒星的距離比地球到太陽的距離近10倍。繼續(xù)往外，依次是開普勒-11c，d，e，f和g。即便是位于最外側(cè)的開普勒-11g，其軌道仍然僅相當(dāng)于太陽和地球距離的二分之一。

“這一系統(tǒng)內(nèi)側(cè)的5顆行星軌道都比水星到太陽的距離還近，即使是最外側(cè)的第6顆行星，其軌道仍然相當(dāng)靠近母恒星。”里薩烏爾說

這就意味著，如果將開普勒-11行星系統(tǒng)放到我們太陽系中來，將有5顆行星運(yùn)行于水星軌道內(nèi)側(cè)，最外側(cè)的第6顆行星軌道介于水星和金星之間。內(nèi)側(cè)的5顆行星的軌道周期在10天到47天之間，而最外側(cè)的開普勒-11g公轉(zhuǎn)周期為118天。

“通過對內(nèi)側(cè)5顆行星的大小和質(zhì)量測定，我們判定它們屬于已知最小的系外行星范疇，”里薩烏爾說?！斑@些行星由巖石和氣體構(gòu)成，但也可能有水存在。巖石物質(zhì)占據(jù)了這些行星質(zhì)量的大部分，而氣體物質(zhì)則構(gòu)成了其體積的大部分?！?/p>

根據(jù)里薩烏爾的說法，開普勒-11系統(tǒng)是一個非常特別的案例，其結(jié)構(gòu)和動力學(xué)特征將有助于揭示其成因。開普勒-11d，e和f含有大量的輕質(zhì)氣體，據(jù)此里薩烏爾認(rèn)為至少這三顆行星應(yīng)當(dāng)形成于這一行星系統(tǒng)歷史的早期，可能在塵埃盤瓦解后數(shù)百萬年內(nèi)便出現(xiàn)了。

行星形成于宇宙中的分子云塌縮形成恒星的過程之中。在原始恒星周圍會有一個氣體和塵埃構(gòu)成的盤，稱作原行星盤。這一現(xiàn)象在年齡小于100萬年的恒星周圍非常常見，但是在年齡超過500萬年的恒星周圍就很少見到這樣的盤狀結(jié)構(gòu)。這一現(xiàn)象使科學(xué)家們提出了一種理論，認(rèn)為氣體含量越大的行星，其形成時間應(yīng)當(dāng)越早。因?yàn)橹挥羞@樣才有可能在塵埃盤被恒星的輻射吹散之前爭奪到足夠多的氣體。

在其任務(wù)期間，開普勒空間望遠(yuǎn)鏡將繼續(xù)發(fā)回有關(guān)這一行星系統(tǒng)的科學(xué)數(shù)據(jù)。開普勒望遠(yuǎn)鏡記錄到越多次行星凌星事件(行星從恒星面前經(jīng)過，遮擋光線，導(dǎo)致恒星出現(xiàn)短暫光度變化)，科學(xué)家們便能越精確的計(jì)算出這些行星的質(zhì)量和大小。

“這些數(shù)據(jù)將有助于我們以更高的精度計(jì)算行星的大小和質(zhì)量數(shù)據(jù)，并允許我們尋找可能存在的圍繞開普勒-11星運(yùn)行的其他隱藏的行星成員?！崩锼_烏爾說。“或許我們會發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)中的第7顆行星。要么是由于它發(fā)生了凌星事件，要么是它對另外6顆已知行星的軌道產(chǎn)生引力攝動，從而暴露自己的存在。通過這些研究，我們有關(guān)銀河系中其他恒星周圍行星多樣性的認(rèn)識將得到極大的豐富?！?/p>

開普勒空間望遠(yuǎn)鏡通過對恒星亮度的精密觀測來判斷是否其周圍存在行星。這種方法稱作“凌星法”。當(dāng)一顆行星在公轉(zhuǎn)過程中經(jīng)過恒星面前，它將遮住恒星的部分星光，導(dǎo)致其亮度出現(xiàn)稍許下降，開普勒望遠(yuǎn)鏡能夠察覺這一細(xì)微的亮度變化。同時，恒星亮度的變化幅度又可以讓科學(xué)家計(jì)算出行星的大小。通過考察行星的軌道周期，以及中央母恒星的物理特征，我們可以估算出行星的溫度。

目前，開普勒望遠(yuǎn)鏡科學(xué)小組正調(diào)用大型地面望遠(yuǎn)鏡，以及斯必澤空間紅外望遠(yuǎn)鏡，對開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的可疑目標(biāo)候選天體進(jìn)行后續(xù)觀測。不過開普勒望遠(yuǎn)鏡所觀測的天鵝座和天琴座天區(qū)，地面望遠(yuǎn)鏡只有在春季到初秋可以觀測到。這些額外的驗(yàn)證數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家們最終判斷某個信號是否確實(shí)來自一顆行星。

按照計(jì)劃，凱普爾望遠(yuǎn)鏡將繼續(xù)在軌工作倒至少2012年11月份，全力進(jìn)行地球大小行星的搜尋工作，并且力爭找到位于“宜居帶”的行星目標(biāo)。宜居帶是天文上的一種說法，是指某一行星在行星系中所處的位置正好合適，允許水以液態(tài)形式存在。而這一條件通常誒認(rèn)為是生命的生存所必須。太陽系中的宜居帶大致位于金星軌道和火星軌道之間，地球恰好落在宜居帶中間。由于地球這樣的系外行星每年才會發(fā)生一次凌星事件，而要確認(rèn)這一信號，則需要至少三次重復(fù)觀測。因此，要找到并確認(rèn)一顆地球大小的宜居帶巖石行星，科學(xué)家們至少需要3年時間。

“開普勒望遠(yuǎn)鏡僅能觀測天空的1/400”威廉·伯拉吉(William Borucki)說。他來自美國宇航局埃姆斯研究中心，目前擔(dān)任開普勒項(xiàng)目首席科學(xué)家?！笆聦?shí)上，開普勒也僅能發(fā)現(xiàn)它所觀測的恒星所擁有行星系統(tǒng)的很小一部分，因?yàn)槟阋紤]到角度問題。如果行星公轉(zhuǎn)的軌道面不會造成行星運(yùn)行到我們的視線方向，就不會產(chǎn)生凌星事件，開普勒也就將沒有辦法發(fā)現(xiàn)它?？紤]到全部這兩個因素，你就會意識到，一定有數(shù)百萬的行星正圍繞其他恒星運(yùn)行?！?/p>

開普勒空間望遠(yuǎn)鏡是美國宇航局依據(jù)“發(fā)現(xiàn)”計(jì)劃執(zhí)行的第10個項(xiàng)目。位于加利福尼亞的美國宇航局埃姆斯研究中心負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的地面系統(tǒng)研發(fā)，任務(wù)控制，以及科學(xué)數(shù)據(jù)分析。宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)負(fù)責(zé)開普勒望遠(yuǎn)鏡的項(xiàng)目管理。設(shè)于科羅拉多州波爾多市的鮑爾宇航技術(shù)公司承擔(dān)了開普勒飛行系統(tǒng)的開發(fā)工作，并和科羅拉多大學(xué)大氣和空間物理實(shí)驗(yàn)室合作，共同承擔(dān)項(xiàng)目操作支持。必要的驗(yàn)證性觀測由設(shè)于夏威夷的凱克-1望遠(yuǎn)鏡以及其他位于全球各地的大型望遠(yuǎn)鏡設(shè)備承擔(dān)。(晨風(fēng))

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