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超級地球距離地球2.0有多遠
“這次研究最大的價值在于,人類第一次使用凌星中間時刻變化(TTV)反演技術(shù),探測到了類太陽恒星宜居帶的超級地球,為未來發(fā)現(xiàn)地球2.0開辟了一個新的路徑?!?/p>
也許在不久的將來,人類真的能夠找到一顆類似于地球的“藍色星球”。
各國的深空探測歷程中,月球探測是開展深空探測的首選目標;火星是目前行星探測的最大熱點;小天體探測未來會成為深空探索領(lǐng)域的重點發(fā)展目標之一。
超級地球指的是質(zhì)量在地球1-10倍之間的行星。而人類要尋找的地球2.0,類似于在太陽系外,尋找一個復刻版的地球,它的半徑和質(zhì)量都與地球類似,它同樣處于一個宜居帶內(nèi),它的宿主恒星跟太陽類似。
右下 超級地圖概念圖
“中國科學院云南天文臺的相關(guān)研究團組計劃將TTV反演技術(shù)應用于更多的系外行星系統(tǒng),從而尋找‘隱藏’在類太陽恒星和紅矮星宜居帶中的系外行星。同時,我們還將結(jié)合其他觀測手段,如系外行星透射光譜、發(fā)射光譜和直接成像技術(shù)等,進一步地研究這些宜居帶行星是否真的具備類地生命存在的條件。在國際合作方面,未來我們也將積極參與歐洲的PLATO和ARIEL項目的數(shù)據(jù)分析工作,與全球科學家共同推動系外類地生命的探索?!睂O磊磊告訴封面新聞記者。
總有一天我們要走出地球搖籃
我們孤獨嗎?有沒有地球以外的生命存在?這是一個由人類好奇心驅(qū)動的永恒的探索。
TTV反演技術(shù)探測技術(shù)
太空探索不僅僅給人類提供一面審視自己的鏡子,它還能給我們帶來全新的技術(shù),全新的挑戰(zhàn)和進取精神,以及面對嚴峻現(xiàn)實問題時依然樂觀自信的心態(tài)。
孫磊磊介紹,他所在的研究團組從2006年就開始做系外行星的探測工作。通常,系外行星探測使用的是凌星法和視向速度法,凌星法是通過觀察行星遮擋宿主恒星發(fā)出的光來發(fā)現(xiàn)行星;另一種是視向速度法,通過檢測宿主恒星在視線方向是否被行星拖拽得輕微擺動來發(fā)現(xiàn)行星。但是,對于像地球這樣體積小、軌道遠離宿主恒星的行星,由于觀測精度不夠,以至于這兩種方法都很難奏效。
“簡單來說,符合超級地球的系外行星,重量一般不超過地球的10倍?!敝袊茖W院云南天文臺青年副研究員、論文第一作者孫磊磊6月4日接受封面新聞采訪時介紹,而這次發(fā)現(xiàn)開普勒-725c的方法,還將為中國未來的空間天文任務,比如中國載人航天工程巡天空間望遠鏡(CSST)、地球2.0(ET)等,提供新的觀測目標和探測技術(shù)支持。
新發(fā)現(xiàn)的開普勒-725c行星圍繞一顆名為開普勒-725的G9V型宿主恒星運行?!澳憧梢园堰@顆宿主恒星理解為一顆類似太陽的恒星?!睂O磊磊介紹,這顆宿主恒星的光譜型與太陽相似,但它比太陽年輕,年齡僅為16億年,表面的磁場活動要比太陽活動更為劇烈。
這次他們的國際研究團隊使用了TTV反演技術(shù)發(fā)現(xiàn)超級地球,不需要“看見”行星遮擋宿主恒星的過程,也不需要測量宿主恒星在視線方向的輕微擺動,只需測量與行星發(fā)生軌道共振的另外一顆行星的凌星時間,就能間接感知這顆行星的存在。他解釋,這種方式類似于設(shè)定了鬧鐘,時鐘理應在準點進行報時,但是發(fā)現(xiàn)時鐘的報時時間有提前或者滯后,研究人員推測有只“看不見的手”在悄悄地撥動時鐘指針。通過這種“干擾”來推測是否有隱藏的行星存在。
經(jīng)過兩年等待,2025年6月3日,由中國科學院云南天文臺牽頭的國際研究團隊通過新的途徑,發(fā)現(xiàn)了一顆超級地球的成果被發(fā)表在天文學頂級刊物《自然-天文》上。這顆超級地球距離我們有將近1.6億個地球到太陽之間的距離那么遠。圍繞著宿主恒星開普勒-725運行,而它身處的區(qū)域,是一個適合液態(tài)水存在的宜居帶,這被認為是類地生命誕生的關(guān)鍵條件。
探測這顆行星耗時2年多。孫磊磊介紹,首先要計算另一顆行星的凌星時刻、凌星時刻的偏離信號等,第二步才是模擬這些信號,最后還要討論它的科學意義?!拔覀冊?022年底投稿,經(jīng)過了長時間審稿和改稿,最后才發(fā)布。不過很幸運獲得審稿專家的高度評價。”
為什么叫做開普勒-725c?孫磊磊解釋,這是因為它是基于開普勒空間望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的,且已經(jīng)知道了這個系統(tǒng)存在一顆名為開普勒-725b的行星。
開普勒-725c位于開普勒-725的宜居帶——一個適合液態(tài)水存在的區(qū)域,被認為是類地生命誕生的關(guān)鍵條件。它繞宿主恒星運行一圈大約需要207.5天,與地球的公轉(zhuǎn)周期相近。起初,這顆行星并沒有被開普勒太空望遠鏡發(fā)現(xiàn),而是“藏”了起來。研究團隊通過分析這個系統(tǒng)中另一顆行星穿過宿主恒星表面的時刻對公轉(zhuǎn)軌道周期的微小偏離,推斷出了它的存在。