双子太阳与外星世界:从塔图因到现实的科幻之旅

双子太阳与外星世界:从塔图因到现实的科幻之旅 研究表明,系外行星的发现对科幻小说产生了影响,使科幻小说对这些天体的描写更加准确和多样,突出了科幻小说在科学传播中的作用。科幻小说一直吸引着我们的注意力,正如许多科学家所说,科幻小说往往是他们科学生涯的灵感来源。因此,科幻小说有时被用来向公众传播科学,甚至传达复杂的内容。为了确保这是一种有效的方法,有必要了解科幻小说是如何表现实际科学的。这就是发表在《科学传播杂志》(JCOM)上的一篇新论文所做的工作,该论文采用了一种能够分析大量科幻作品(特别是关于系外行星的作品)的定量方法,表明科学知识的重大变化与科幻文学的变化也是相对应的。系外行星发现对科幻小说的影响圣安德鲁斯大学圣安德鲁斯系外行星科学中心(St Andrews Centre for Exoplanet Science)的研究员艾玛-约翰娜-普拉宁(Emma Johanna Puranen)和她在该中心的同事艾米丽-菲娜(Emily Finer)、V-安妮-史密斯(V Anne Smith),以及奥地利科学院空间研究所(IWF)所长克里斯蒂安-海林(Christiane Helling)一起,将贝叶斯网络分析应用于 142 部科幻作品的语料库,其中包括小说、电影、电视节目、播客和视频游戏。在研究中,科学家们选择调查太阳系外行星(又称系外行星)的表现形式。"它们在科幻小说中无处不在。它们无处不在。大多数以太空为背景的故事最终都会有系外行星的场景,"Puranen 解释说。"使用系外行星的另一个原因是,1995 年,当第一颗围绕类太阳恒星的系外行星被发现时,我们的科学认识发生了巨大转变。"贝叶斯网络方法允许对科幻小说这一主题进行定量研究,而科幻小说通常只进行定性分析,而且每次只分析一部作品。在贝叶斯网络中,所选作品中描绘的系外行星的特征被表示为一个相互连接的网络中的节点,使我们能够了解每个节点如何影响其他节点。在实践中,我们可以确定,例如某部作品中的行星被表现为有利于生命的存在,这是否会影响到另一个特征,以及影响的程度有多大。由于所分析的科幻作品分布在 1995 年之前和之后,时间跨度相对较大,因此普拉宁及其同事能够观察到,在 1995 年之后,系外行星在科幻小说中的表现形式发生了变化。科幻小说:反映科学进步普拉宁解释说:"传统的科幻小说中,类地行星和宜居行星的比例很高。这显然是合情合理的,因为这些都是人类为其他人类创造的文化产品。但自从发现真正的系外行星后,情况发生了变化,虚构的系外行星实际上变得有点不那么像地球了"。事实上,迄今为止科学界实际观测到的大量系外行星中,绝大多数都与我们的星球大相径庭,而且很少位于科学家定义的宜居带,而宜居带的条件可能更适合我们所知的生命。普拉宁评论说,这一科学现实已经渗透到科幻小说的表现形式中。研究人员评论说:"我可以推测,也许科幻小说的作者们正在阅读所有这些关于被熔岩覆盖或下着钻石雨的世界的头条新闻。我认为科幻小说是对科学发现的回应。我认为科幻小说在某种程度上反映了当时的科学发展状况,因此,我认为科幻小说可以融入科学传播,为人们提供一个跳板。它可以向人们介绍一些概念。"论文"科幻媒体对系外行星的表述"可在JCOM 上免费阅读: ... PC版: 手机版:

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20颗太阳系外世界,由你来命名!

20颗太阳系外世界,由你来命名! ……日前,IAU正式启动了2022年新一期的太阳系外世界命名活动(NameExoWorlds 2022),命名对象为詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)将首批观测的20个太阳系外行星系统(每个系统包含一颗系外行星及其母恒星,利用视向速度、凌星、直接成像等方法发现,列表见附1)。 1. 提名要求由专业天文学家、业余天文学家、天文爱好者、教师(教育工作者)、学生等组成的团队(成员数至少为2人)提出,团队成员信息在提名网站中要求填报; 2. 每个团队仅限提交对一个系外行星系统的命名提案,但团队成员可以参加其他团队、可跨单位/地域/国家组队; 3. 填报前需组织面向公众的关于系外行星的天文科普活动(如线下或线上科普报告讲座等),此信息和活动照片(或链接)在提名网站中要求填报; 4. 除提交某一个待命名系外行星及其母恒星的命名外,还需填报关于命名主题的描述、及详细的提名含义(均为英文),另外还可提交一段描述命名含义的小视频(本国语言配英文字幕); 5. 提名网站为: 之后将由“太阳系外世界命名-中国方案遴选专家组”,在我国内地提交的提案中遴选出一个正式提案和两个备选提案并上报IAU(12月15日前),最后由IAU(系外行星系统命名法工作组及系外行星发现者等)在各国提交的提案中选出最终官方命名并发布结果(2023年3月)。

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新研究重塑我们对外星世界宜居带的探索

新研究重塑我们对外星世界宜居带的探索 经典的"宜居带"通常被俗称为"金发女郎带",通常是指恒星周围条件允许地表液态水存在的区域,进而包括我们所理解的生命。然而,万德尔教授的研究提供了一个全新的视角,说明冰川下液态水的存在可以大大扩展这一区域。向内和向外扩展宜居带这项研究的主要发现之一是有可能将紧紧环绕 M-矮星的潮汐锁定行星的"宜居带"向内扩展,M-矮星经常被认为是探测系外行星生命光谱证据(即所谓的生物特征)的候选行星。这项研究描述了大气层和液态水如何在这些行星上共存,从而将宜居带的界限推得比以前设想的更远。各种气候和大气模型下的宜居带边界,作为相对于地球从主恒星接收的辐射通量的函数。虚线代表本研究中提出的因亚冰川液态水而扩展的边界。绿色实线和绿色阴影表示保守的宜居带边界。红色曲线表示潮汐锁定区(其右侧的行星被锁定)。圆圈表示太阳系中的陆地行星和几颗围绕 M-矮星运行的.地球大小的系外行星。资料来源:Amri Wandel此外,该研究还推测,冰川下液态水还能将宜居带扩大到保守宜居带的外部界限之外。这些发现揭示了在比以前设想的更加多样化的系外行星上存在液态水的可能性,为寻找地外生命提供了诱人的机会。这项研究的一个值得注意的意义是它与詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)最近的观测结果的联系。在岩质地球大小的系外行星GJ 486 b上可能发现了大气中的水蒸气,在超地球系外行星K2-18b上发现了海洋的证据,这些都暗示了液态水的存在,可能是有机化学,以及在这类天体上存在生命的可能性。这一发现为解决绕 M-矮星运行的系外行星是否能够维持宜居条件这一长期存在的问题提供了实证依据。Wandel教授说:"这项工作表明,红矮星的宜居带可能比以前假设的要宽得多,宜居带内的行星有能力维持水和大气。韦伯望远镜(Webb Telescope)最近在这类系外行星上发现了水,特别是在 K2-18 b 中,正如两个月前提交的文章中所预测的那样,后一个结论得到了经验上的支持。特别是,它可以优化 JWST 生物特征研究的目标分配和优先次序"。Wandel教授的研究阐明了紧紧环绕M矮星运行的陆地行星上的水是如何在亚冰川融化层中持续存在的,为液态水的可持续性提供了一个独特的视角。该研究进一步探讨了在各种系外行星上探测水如何有助于确定其大气特征。阿姆里-万德尔教授的研究凸显了冰川下液态水在扩大系外行星宜居带方面的变革潜力。这一发现不仅推进了我们对宇宙中宜居环境的理解,而且还照亮了我们星球之外的生命前景。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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罕见系外行星HD88986b的发现为探索类地世界铺平了道路 天基 TESS 卫星使用凌日法测量系外行星从其前方经过时恒星光的微小光滴。TESS 卫星通过精确测量行星的大小,确定了亚海王星 HD88986b 的特征。资料来源:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心这是一个罕见的发现,因为比海王星和天王星更小、更轻的系外行星很难被探测到,至今只发现了几颗。这种罕见的系统对于更好地了解行星的形成和演化特别有趣;它们被认为是探测恒星周围类地行星的关键一步。新的行星系统是在恒星 HD88986 周围发现的。这颗恒星的温度与太阳相似,半径稍大,其亮度足以让敏锐的观测者在英国各地的黑天观测点(如 Bannau Brycheiniog 国家公园(布雷肯比肯斯))看到。这项发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy &Astrophysics)杂志上的研究由巴黎天体物理研究所(IAP)的伊朗博士后内达-海达里(Neda Heidari)领导。在英国,华威大学高级研究员托马斯-威尔逊(Thomas Wilson)共同领导了卫星数据分析工作,包括寻找新行星。该团队还包括来自瑞士、智利和美国等 9 个国家的 29 个其他研究所的研究人员。一颗寒冷的海王星般的系外行星该行星系包括一颗比海王星小的冷行星,即所谓的亚海王星,HD88986b。这颗行星的轨道周期是已知系外行星中最长的(146 天),小于海王星或天王星。IAP 的 Neda Heidari 解释说:"我们发现并测量过质量和半径的大多数行星的轨道都很短,通常不到 40 天。与太阳系相比,即使是距离太阳最近的水星,也需要 88 天才能完成其轨道运行。缺乏对轨道较长的行星的探测,给了解其他星系甚至我们太阳系的行星如何形成和演化带来了挑战。HD88986b的轨道周期为146天,有可能是目前已知轨道最长、测量精确的小行星"。HD88986b是利用法国上普罗旺斯天文台(Haute-Provence Observatory)的高精度光谱仪SOPHIE(一种分析系外行星光波长的机器)探测到的。SOPHIE 使用"径向速度法"探测系外行星并确定其特征;测量围绕恒星运行的行星引起的恒星的微小运动变化。这些观测结果揭示了这颗行星的存在,使研究小组得以估计其质量约为地球的 17 倍。美国国家航空航天局(NASA)的空间望远镜"凌日系外行星巡天卫星"(TESS)和欧洲航天局(ESA)的空间望远镜"表征系外行星卫星"(CHEOPS)的补充观测结果表明,这颗行星可能在其宿主恒星前"凌日"。当它的轨道经过地球和恒星之间的视线时,就会部分遮挡恒星导致恒星亮度降低,而这是可以观测和量化的。通过这两颗卫星的观测,研究小组直接估算出这颗行星的直径约为地球直径的两倍。这项研究的发现依赖于超过25年的观测数据,其中还包括欧空局盖亚卫星和夏威夷凯克望远镜的数据。此外,HD88986b 的大气温度只有190摄氏度,这为研究所谓的"冷"大气成分提供了一个难得的机会,因为大多数被探测到的系外行星大气都在 1000 摄氏度以上。由于亚海王星HD88986b的轨道较宽(大至地球-太阳距离的60%),HD88986b很可能与该行星系中可能存在的其他行星发生了罕见的相互作用,并在中心恒星的强烈紫外线辐射下发生了微弱的质量损失。因此,它可能保留了原有的化学成分,使科学家们能够探索这个行星系形成和演变的可能情况。华威大学物理系的托马斯-威尔逊(Thomas Wilson)说:"HD88986b本质上是一颗缩小版的海王星,位于水星和金星的轨道之间。它是研究得最好的小型寒冷系外行星之一,为研究其大气层以了解其与我们地球的相似性铺平了道路。它还环绕着一颗温度与太阳相似的恒星运行,这使它成为 PLATO 太空望远镜将要发现的类地行星的先驱,华威大学在其中发挥着主导作用"。第二个外部同伴天文学家还发现了围绕中心恒星的第二颗外行星。这颗系外行星的质量特别大(是木星质量的 100 多倍),其轨道周期为几十 年。要了解它的性质并更好地确定其属性,还需要进一步的观测。托马斯-威尔逊补充说:"我们从指向HD88986的望远镜中收集了超过25年的数据,使其成为研究时间最长的系外行星系统之一。这些丰富的数据揭示了比木星质量更大的第二颗系外同伴,它可能对这颗类似海王星的行星的形成非常重要,就像我们太阳系中的木星一样。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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当世界相撞:天文学家看到系外行星灾难的余晖

当世界相撞:天文学家看到系外行星灾难的余晖 这幅插图描绘了两颗巨大的系外行星相撞后的情景。剩下的是一个炙热、熔化的行星内核和一团旋转、发光的尘埃和碎片云。图片来源:Mark A. Garlick天王星的倾斜和地球卫星的存在等残留线索表明,在我们遥远的历史中,我们恒星附近的行星曾发生过碰撞,永远地改变了它们的形状和轨道位置。科学家们将目光投向太阳系外遥远的系外行星,可以发现类似的证据,即在整个宇宙中,行星有时会撞击在一起。在这项新研究中,这种撞击的证据来自于一团光度奇特、波动不定的尘埃和气体云。科学家们在观测一颗年轻的(3 亿岁)类太阳恒星时,发现了一个奇怪的现象:这颗恒星的亮度突然大幅下降。研究小组仔细观察后发现,就在亮度下降之前,这颗恒星的红外亮度突然骤增。研究小组在研究这颗恒星时发现,这种亮度持续了 1000 天。但在这一亮度事件发生 2.5 年后,这颗恒星意外地产生了日蚀,导致亮度突然下降。这次日蚀持续了 500 天。研究小组进一步调查后发现,亮度骤降和日食背后的罪魁祸首是一团巨大的发光气体和尘埃云。而造成突发性日食的最可能的原因是什么呢?研究人员认为是两颗系外行星之间的宇宙碰撞,其中一颗可能含有冰。                                                                                                   在一项详细描述这些事件的新研究中,科学家们认为,两颗巨大的系外行星(从几个地球质量到几十个地球质量不等)相互撞击,产生了红外线尖峰和云层。这样的撞击会使两颗行星完全液化,只留下一个被气体、热岩石和尘埃云包围的熔融内核。撞击后,这团云中仍有炽热发光的碰撞残留物,继续围绕恒星运行,最终移动到恒星前方,并使恒星黯然失色。这项研究使用的是美国国家航空航天局(NASA)现已退役的 WISE 任务的档案数据该航天器以 NEOWISE 的名称继续运行。2021年,地面机器人巡天ASAS-SN(全天空超新星自动巡天)首次发现了这颗恒星。虽然这些数据揭示了这一行星碰撞的残余物,但美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜等望远镜仍能看到这一碰撞的光芒。事实上,这项研究背后的研究团队已经在准备用韦伯望远镜观测这个系统的方案。这项题为"行星碰撞余辉及碎片云过境"的研究由第一作者马修-肯沃西(Matthew Kenworthy)与 21 位合著者共同发表在《自然》杂志上。编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程

天文学家揭秘遥远系外行星TOI-1136的演化过程 如果系统中的每个天体都是一只鸭子或小鸭子,TOI-1136 系统的有趣再现。资料来源:Rae Holcomb/UCI在1月29日发表于《天文学杂志》(The Astronomical Journal)上的一篇论文中,研究人员分享了TESS-Keck巡天的结果,对绕TOI-1136运行的系外行星进行了详尽的描述,TOI-1136是该星系中的一颗矮星,距离地球超过270光年。这项研究是该研究小组利用美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星(TESS)提供的数据,于2019年对该恒星和系外行星进行初步观测的后续研究。该项目通过对凌日时间变化的计时,首次估算了系外行星的质量,而凌日时间变化是衡量轨道行星相互间引力的一个指标。在最近的研究中,研究人员将 TTV 数据与恒星的径向速度分析结合起来。利用加利福尼亚州汉密尔顿山利克天文台的自动行星发现者望远镜和夏威夷莫纳凯亚山上 W.M. 凯克天文台的高分辨率梯形光谱仪,他们可以通过多普勒效应的红移和蓝移探测到恒星运动的细微变化这有助于他们以前所未有的精度确定行星质量读数。为了获得这个太阳系中行星的精确信息,研究小组利用数百个径向速度测量数据和TTV数据建立了计算机模型。第一作者科里-比尔德(Corey Beard)是加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人,他说,将这两种读数结合起来,可以获得比以往任何时候都更多的关于这个系统的知识。比尔德说:"我们花了很多时间反复试验,但在开发出系外行星文献中迄今为止最复杂的行星系统模型之一后,我们对自己的成果非常满意。"该论文的合著者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学副教授保罗-罗伯逊(Paul Robertson)说,行星数量之多是激励天文小组开展进一步研究的一个因素。他说:"我们认为,从研究的角度来看,TOI-1136 是非常有利的,因为当一个系统拥有多颗系外行星时,我们可以控制行星演化对宿主恒星的影响,这有助于我们关注导致这些行星具有这种特性的个别物理机制。"罗伯逊补充说,当天文学家试图对不同太阳系中的行星进行比较时,由于恒星的不同特性及其在银河系不同部分的位置,会有许多变量存在差异。他说,观察同一系统中的系外行星可以研究经历过相似历史的行星。TOI-1136 系统及其年轻恒星闪烁的艺术效果图。资料来源:Rae Holcomb/Paul Robertson/ UCI按照恒星的标准,TOI-1136非常年轻,只有7亿岁,这也是吸引系外行星猎手的另一个特点。罗伯逊说,寻找年轻恒星既"困难又特殊",因为它们非常活跃。在恒星发展的这一阶段,磁性、太阳黑子和太阳耀斑更加普遍和强烈,由此产生的辐射会冲击和雕刻行星,影响它们的大气层。TOI-1136中已确认的系外行星TOI-1136 b至TOI-1136 g被专家们归类为"亚海王星"。罗伯逊说,最小的一颗行星的半径是地球的两倍多,其他行星的半径最多是地球的四倍,与天王星和海王星的大小相当。根据这项研究,所有这些行星绕TOI-1136运行的时间都少于水星绕地球太阳运行的88天。罗伯逊说:"我们把整个太阳系装进了恒星周围的一个如此小的区域,以至于我们这里的整个行星系统都在这个区域之外。"它们对我们来说是奇怪的行星,因为我们的太阳系中没有与它们完全相似的东西,"合著者、加州大学洛杉矶分校物理学博士候选人蕾-霍尔科姆(Rae Holcomb)说。"但我们对其他行星系统的研究越多,就越觉得它们可能是银河系中最常见的行星类型"。这个太阳系的另一个奇特成分是可能存在第七颗行星,但尚未得到证实。研究人员检测到了该系统中另一种共振力的一些证据。罗伯逊解释说,当行星的运行轨道相互靠近时,它们会相互产生引力。他说:"当你听到钢琴弹奏的和弦时,你会觉得很好听,这是因为你听到的音符之间存在共振,甚至是间隔。这些行星的轨道周期也有类似的间隔。当系外行星发生共振时,每次拉力的方向都是一致的。这可能会产生破坏稳定的效果,或者在特殊情况下,它可以使轨道更加稳定。"罗伯逊指出,这次调查远远没有回答他的研究小组关于这个系统中系外行星的所有问题,而是让研究人员希望获得更多的知识,特别是关于行星大气成分的知识。通过美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)先进的光谱分析能力,可以更好地进行这方面的研究。"加州大学利克天文台和凯克天文台都参与了这个非常重要的系统的表征工作,对此我感到非常自豪,"加州大学天文台副主任马修-谢特龙(Matthew Shetrone)说。"在同一个系统中有这么多中等大小的行星,确实让我们能够测试行星形成的情况。我想更多地了解这些行星,我们会在同一个太阳系中发现熔岩世界、水世界和冰世界吗?感觉就像科幻小说一样"。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新研究加强了对系外行星大气逃逸的了解 重点是分类和对宜居性的影响

新研究加强了对系外行星大气逃逸的了解 重点是分类和对宜居性的影响 系外行星的水动力逃逸系外行星即太阳系外的行星,是天文学研究的热门课题。这些行星的大气会因为各种原因离开行星进入太空。其中一个原因就是流体力学逃逸,即上层大气整体离开行星。这一过程比太阳系行星的粒子逸出过程要强烈得多。科学家们推测,在太阳系的一些行星(如金星和地球)的早期阶段,曾发生过流体动力大气逃逸现象。如果地球通过这一过程失去了整个大气层,那么它可能会变得像火星一样荒凉。然而,在地球这样的行星上已经不再发生这种强烈的逸出现象了。与此相反,太空和地面望远镜已经观测到,在一些非常靠近宿主恒星的系外行星上仍然会发生流体力学逃逸。这一过程不仅会改变行星的质量,还会影响行星的气候和宜居性。影响低质量系外行星流体动力逃逸的各种驱动机制 图源:Jianheng Guo大气逃逸机制在这项研究中,郭博士发现,富氢低质量系外行星的流体动力大气逸出可能是由行星内能、恒星潮汐力做功或恒星极端紫外线辐射加热单独或共同驱动的。在这项研究之前,研究人员不得不依靠复杂的模型来找出行星流体动力逸出的物理机制,结论往往模糊不清。这项研究提出,恒星和行星的基本物理参数,如质量、半径和轨道距离,足以对低质量行星的流体动力逸出机制进行分类。大气逃逸动力学新见解在质量小、半径大的行星上,足够的内能或高温可以推动大气逃逸。这项研究表明,利用经典的杰恩斯参数行星内能与势能的比值可以确定上述逸出是否会发生。对于内能无法驱动大气逃逸的行星,郭博士通过引入恒星的潮汐力,定义了一个升级的杰恩斯参数。有了升级后的杰恩斯参数,恒星的潮汐力和极端紫外线辐射在推动大气逸散方面的作用就可以很容易地准确区分开来。结论和影响此外,这项研究还揭示了高引力势能和低恒星辐射的行星更有可能经历缓慢的流体动力大气逃逸;否则,行星将主要经历快速的流体动力逃逸。这项研究有助于科学家了解行星的大气是如何随时间演变的,这对于探索低质量行星的演变和起源非常重要。这样,我们就能更好地了解这些遥远世界的宜居性和演化历史。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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