http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-01-08
200光年外发现地球质量行星：地表超100℃
艺术示意图：系外行星KOI-314c。这是迄今被测量了质量和直径大小的系外行星中最小的成员。令人意外的是，尽管这颗行星质量与地球相当，但其直径却要比地球高出60%左右。其距离地球约200光年，围绕一颗暗弱的红矮星运行
新浪科技讯 北京时间1月8日消息，据物理学家组织网站报道，一个国际天文学家小组近日首次发现一颗地球质量的系外行星发生凌星现象。这颗系外行星围绕一颗编号为KOI-314的恒星公转，而这颗系外行星的编号则为KOI-314c。这颗行星也是迄今已经被测定质量和直径数据的系外行星中最小的一颗。
大卫·基平(David Kipping)是美国哈佛史密松天体物理中心(CfA)的天文学家，也是这项发现的论文第一作者。他说：“这颗行星的质量可能与地球相当，但很明显它和地球很不一样。它证明了一点，那就是像地球这样的岩石行星以及那些水世界或气体巨行星之间并不存在清晰的界限。”基平在近日召开的第223届美国天文学会会议上公布了自己的这项发现。
这一研究组使用美国宇航局开普勒空间望远镜的数据对这颗行星的各项数据进行观测。系外行星KOI-314c围绕一颗暗弱的红矮星运行，距离地球约200光年。其围绕恒星的公转周期约为23天。研究组估算认为其地表温度约为220华氏度(约合104摄氏度)，这样的温度对于我们所知的生命而言当然是太高了。
KOI-314c的密度仅比水高出大约30%。这就意味着这颗行星可能被一层厚达数百英里的由氢气和氦气组成的大气层所笼罩。这颗行星最初可能更加类似微缩版的海王星，但随着时间推移它逐渐损失了一部分气体，这是长期暴露在恒星强烈辐射环境下的结果。
但要想测出这样一颗小型系外行星的质量则是一项艰巨的挑战。一般来说天文学家们会利用这些系外行星对它们绕转的恒星产生的引力效应并导致后者出现的轻微晃动来判断行星的质量大小。但这种径向速度方法对于一颗质量与地球相接近的小质量行星而言将显得异常艰难。此前测出质量值的系外行星的记录保持者是比地球质量高出大约70%(Kepler-78b)。
为了测出行星KOI-314c的质量，研究组另辟蹊径，他们运用了一种名为“凌星时间变化”(TTV)的方法。但这种方法的运用有一个限制，那就是必须要有不止一颗行星存在于这颗恒星周围。这样几颗行星之间就会发生相互摄动，从而造成各自发生凌星的时间出现轻微不同。
论文第二作者大卫·奈斯沃尼(David Nesvorny)来自美国宇航局西南研究所(SwRI)，他说：“我们改变了策略，不再拘泥于恒星的晃动效应，而是将目光关注于行星体的晃动。”他解释说：“开普勒望远镜观察到有两颗行星多次从这颗恒星面前经过。通过以极高的精度测量这种凌星现象发生的时间，我们可以发现这两颗行星正在相互之间微弱的引力作用下跳着精致的优雅舞蹈。”
这里出现的第二颗行星便是KOI-314b，其大小和KOI-314c相当，但其密度要大得多，因此其质量大约是地球的4倍。其围绕恒星的公转周期约为13天，这就意味着其与更外侧的KOI-314c之间处于一种5:3共振轨道之中。
“凌星时间变化法”是一种很晚才被提出的方法，并被用于系外行星的搜索和研究，最初是在2010年得到首次成功案例。而此次测量的结果显示了这种新方法的巨大潜力，尤其是在针对小质量系外行星的研究方面。在这些方面，很多传统方法都显得底气不足甚至束手无策。基平表示：“我们正将这项技术引向成熟。”
这颗系外行星的发现实际上是一场意外，当时研究组正在梳理开普勒望远镜获取的数据，但他们的目的并非搜寻系外行星，而是想搜寻系外卫星，即所谓“开普勒系外卫星搜寻计划”(HEK)。基平教授是该计划的负责人。该计划旨在检查开普勒望远镜所有已发现的系外行星并从中搜寻存在“凌星时间变化”的信号，因为这种变化也有可能是由于系外行星拥有卫星造成的。他表示：“我们注意到这颗行星存在凌星时间变化现象，并且在经过分析之后发现这一信号并非来自一颗卫星，而是另外一颗行星。一开始我们感到失望，因为这并非一颗卫星，但很快我们便意识到这其实是一项突破性的进展。”(晨风)
[新浪网]
行星还是褐矮星？天文学家发现难以归类的新天体
行星还是褐矮星?一个新发现的天体给天文学家带来了归类难题，它特殊的质量和位置也许会对传统的天体理论形成挑战，引发对广袤宇宙的更深入探索和思考。
美国和加拿大等国研究人员在新一期《天体物理学杂志通讯》上报告说，新发现的这个气态天体名为ROXs 42Bb，它的质量大约是木星的9倍，低于通常用于区分行星和褐矮星的界限。褐矮星是类似恒星、但质量不够大到在其核心发生聚变反应的气态天体，其大小在最小恒星与最大行星之间。
但这个新发现的天体不能单因质量而被划归行星类别，因为它与最近的恒星距离很远，达到木星与太阳之间距离的30倍。研究人员柯里说，无法决定它到底是一颗行星或是一颗褐矮星，“取决于你的衡量标准，答案可能是两者中的任何一个”。
该天体的发现对传统的天体形成理论形成了挑战。现在对气态星球的形成有两种解释，一种是核吸积模型，即由一个固态的内核吸附了大量的气体而形成。它适用于距离恒星较近的行星如木星、土星等，在柯里等人观测的一些天体中，通过这种方式形成的行星与恒星之间的距离在木星与太阳之间距离的15倍之内。
另一种解释是气态星云崩塌而成，恒星和褐矮星都是这样形成的。但根据柯里等人的观测，通过这种方式形成的褐矮星与附近恒星之间的距离通常都超过木星与太阳之间距离的50倍。
过去认为，上述两类不同的天体之间存在明显界限，而ROXs 42Bb的出现开始让这种界限变得模糊。柯里认为，也许它代表了一类新的天体，目前很难理解它是如何形成的，但这个发现应该会推动关于气态星球形成理论的新研究。
[中科网]
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北大一研究探索太阳系外行星宜居性
本报讯(记者陈竹)在太阳系外，是否还有其他适宜生命存在的星球？2013年12月30日，美国科学院院刊(PNAS)发表的北京大学物理学院大气与海洋科学系教授胡永云与其研究生杨军博士(目前在芝加哥大学从事博士后研究)的研究成果为回答这一问题提供了一种新的可能。
这篇题为《海洋在决定红矮星附近宜居行星气候状态中的作用》的论文，对于认识系外行星适宜生命存在的可能性以及未来探测适宜生命存在的行星，有了新的发现：证明海洋热量输送能有效改变围绕红矮星运行的宜居行星的气候环境和宜居性，并能够极大地改变太阳系外行星适宜生命存在的空间模态。
从1995年第一颗太阳系外行星被发现，到2013年12月28日，已有1056颗系外行星被确认(另有数千颗有待进一步确认)，其中的12颗被认为是有可能适宜生命存在的。这12颗行星都是质量略大于地球质量的固态星球，通常被称为“超级地球”，“超级地球”重力较大，山峰较低，因此，行星表面完全被海洋所覆盖。
对于这些“超级地球”而言，适宜类似地球生命存在的最关键条件，是其表面温度能否保证液态水的长期存在。能保证液态水长期存在的行星表面温度应介于约0~70°C之间，小于0°C，行星会完全结冰，没有液态水，例如太阳系的火星；大于70°C，行星则进入温室逃逸状态，液态水会完全蒸发、进入大气层并被光解，使氢原子逃逸到太空，例如太阳系的金星。
胡永云则将研究目标选为红矮星附近的宜居行星。这是因为红矮星是宇宙中数量最多的恒星，占宇宙恒星总数的约80%，且辐射温度较低，为3500K左右；而且宜居行星距离其母星较近，易于被探测到，因此，人类很可能首先在红矮星附近发现宜居行星。
胡永云的研究结果显示，在这些表面完全被海洋覆盖的行星上，大气和海洋自朝阳面向背阳面输送热量，不仅大气层不会在背阳面坍塌，水分也不会冻结在背阳面。相反，海洋热量输送还能够有效地扩大开放海域的面积(但背阳面因无法进行光合作用仍不适宜生命长期存在)，并极大地改变宜居行星的气候空间模态。
他们的研究还进一步表明，如果红矮星附近的超级地球确实是一个海洋世界，那么这类行星将只能位于红矮星附近相对狭窄的范围内。因为如果距离其母星太近，海洋热量输送将使得行星易于进入温室逃逸状态；如果太远，海洋热量输送容易使其进入全冰封状态。换句话说，海洋的存在将使得传统上认为的恒星周围的宜居带变窄。
除了海洋热量输送外，他们的研究还考虑了洋流、海冰运动以及海冰-反照率与恒星辐射之间的反馈作用对宜居行星气候的影响。
在胡永云看来，研究海洋的气候效应是认识宜居行星气候状态非常重要的一步。虽然目前的天文探测技术还很难捕捉遥远的宜居行星上不同的气候状态及其空间模态分布，但他相信，随着探测技术的发展，在不久的将来，还是很有希望分辨出这些气候模态的空间分布，并根据这些不同的气候空间模态来识别系外宜居行星。
[新浪网-中国青年报]