第一颗被证实有大气层的行星出现了

第一颗被证实有大气层的行星出现了 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 55Cancri e 离恒星很近的艺术图。图片来源：Mark Garlick/Science Photo Library没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家Sara Seager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55 Cancri e，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。55 Cancri e不适合居住的另一个原因是它离恒星很近大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者Aaron Bello Arufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55 Cancri e经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55 Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55 Cancri e实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55 Cancri e的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55 Cancri e的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家Laura Schaefer有兴趣了解55 Cancri e的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息： ... PC版： 手机版：

下个“地球”？科学家新发现一颗宜居行星

下个“地球”？科学家新发现一颗宜居行星 近日，多名天文学家组成的国际团队又发现了一颗非常接近于地球，可能适合人类居住的系外行星Wolf 1069 b。这颗系外行星围绕着恒星 Wolf 1069 运转，距离地球 31 光年。类地行星与宜居行星类地行星顾名思义就是类似地球的行星。这里的类似一般指结构组成与地球类似之处，即中心是一个以铁为主的金属核球，核球外包裹着以各种岩石物质组成的幔和外壳。目前我们太阳系中水星、金星、地球和火星都算是类地行星。对于太阳系内的类地行星，人类都发射过探测器进行详细的探测。通过这些探测器，人类可以了解类地行星的地形地貌，内部物质组成，磁场和气候环境等，探寻类地行星形成的历史和生命起源。而对于太阳系外类地行星的探索才刚刚拉开帷幕，人类已经陆续发现了一批太阳系外类地行星。不久的将来，这方面将会突飞猛进，发现的类地行星数目很快将成百上千乃至上万。还可以对其中的一些距离较近易观测的目标的大气性质做精确刻画，有望找到生命存在的特征信号。而对它们整体的统计和比较研究也将让我们对类地行星的形成有全新的认识。我们人类生活在地球，地球是我们目前唯一已知的适宜生命居住的星，因此发现类地行星可以说是寻找宜居行星的第一步。星球的宜居需要满足很多条件，存在液态水只是基本条件之一，还有一些条件，比如它一般是一个岩石类行星（就是之前说的类地行星），且要有一定厚度的大气保护它免受宇宙高能粒子和小行星的轰击，维持表面温度的稳定。又比如可能还需要一定的磁场保护其免受恒星风和宇宙射线的危害，还需要一个稳定的像太阳一样的宿主恒星，如果恒星有频繁、剧烈的爆发将会对行星的宜居性产生威胁。其实很难说一颗行星怎样就一定是宜居的，只能根据上面所说的基本条件选出一些可能是宜居行星的候选天体。因为就算满足了这些条件，行星也可能不宜居，因为或许还有我们不知道的条件，归根结底是我们对生命起源和演化的认识还不够彻底。聚焦 Wolf 1069 b我们是通过视向速度法发现 Wolf 1069 b 的，该方法的原理很简单。都说行星绕着太阳转，其实运动都是相对的，恒星相对行星其实也在绕转，而且二者周期是相同的。因此，监测恒星相对观测者视向速度的变化，就可以知道周围的行星。Wolf 1069 b 距离地球 31 光年的距离，在天文学尺度上，算是很近的了Wolf 1069 b 是目前第六近的处在宜居带内的类地行星，远的则有几千光年。这次寻找到的 Wolf 1069 b 的质量大概是 1-2 倍的地球质量，从一般的质量-半径关系来推测的话，很可能是一颗和地球差不多大小的岩石类行星。它满足了宜居行星的基本要求，一是从质量推测它是类地行星；二是它处在“宜居带”，离它的主星距离适中，表面温度允许液态水的存在。Wolf 1069 b 是一颗潮汐锁定的行星，类似月球也被潮汐锁定，所以自转和公转同步。月球因为被潮汐锁定，一直是固定的一面朝向我们。Wolf 1069 b 也是固定的一面朝向它的恒星，这一面永远是白天，另一面永远是黑夜。Wolf 1069 b 围绕的恒星是颗红矮星，红矮星的宜居带因为离恒星很近，容易潮汐锁定，所以可能只有在前面所说的介于白天和黑夜的过渡地带更适合居住。此外，红矮星一般比太阳的活动更加剧烈，所以需要寻找一些“反常”的比较“安静”的红矮星，它周围宜居带内的类地行星才更适合居住。生命迹象探索寻找人类“第二家园”可以初步判断 Wolf 1069 b 具有一些宜居星球需要满足的条件，但是还不能判断这颗行星上有无生命迹象。首先，太阳系外行星离我们很远，我们不能直接看到行星的表面来直接看到生命迹象，只能通过一些非常间接的手段推测，比如通过探测行星的大气成分（这一点已经比较难了，尤其是类地行星，它们的大气层太薄了，对观测仪器和技术要求很高）。即使我们能分析出行星大气的成分，那也还有一个更难的，就是什么是生命迹象的信号。我们可以基于地球生命的经验来推测，但也可能存在其他形式的生命，其生命迹象与我们已知的不同，因此有很多不确定因素的存在。未来预计还会继续监测看 Wolf 1069 b 所在系统是否还有其他行星的存在，以及获取这个行星更多的轨道参数信息，来揭示这颗行星可能的形成历史。Wolf 1069 b 的发现是对人类已知宜居行星候选体星库的一个很好的补充，标志着人类寻找宜居星道路上又前进了一步，算是一个激励吧。它的发现也启示我们搜寻宜居行星不要局限在像我们太阳这样的恒星周围，也可以在不同类型的恒星（比如 Wolf 1069 这样的红矮星）周围多尝试。 ... PC版： 手机版：

天文学家发现拥有"熔岩半球"、4.2天过1年的地球大小的行星

天文学家发现拥有"熔岩半球"、4.2天过1年的地球大小的行星 这颗新发现的行星被称为HD 63433 d，它是潮汐锁定的，也就是说，有一面始终朝向恒星，而另一面则始终处于黑暗之中。这颗系外行星，或者说太阳系外的行星，围绕着恒星HD 63433（TOI 1726）运行，属于HD 63433行星系。这个炙热的世界是目前确认的最小的系外行星，年龄小于5亿岁。它也是目前发现的最接近地球大小的年轻行星，年龄约为 4 亿岁。与上图中的开普勒-10 b一样，系外行星HD 63433 d也是一颗小型岩石行星，紧紧地围绕着它的恒星运行。HD 63433 d是目前确认的年龄小于5亿岁的最小系外行星。它也是目前发现的最接近地球大小的年轻行星，大约有4亿岁。图片来源：NASA/Ames/JPL-Caltech/T.Pyle天文学家的深入分析一个天文学家小组利用NASA的 TESS（凌日系外行星巡天卫星）提供的数据分析了这个系统，该卫星可以发现"凌日"现象，即行星在运行过程中从恒星前方穿过，遮挡住一小部分星光的情况。在这个行星系统中，之前已经发现了两颗行星，因此，为了看看这颗恒星的轨道上还可能潜藏着什么，研究小组获取了数据，并移除了这两颗已知行星的信号。这让他们看到了一个额外的信号每隔 4.2 天就会再次出现的小过境。经过进一步调查，他们证实这实际上是第三颗更小的行星。这颗潮汐锁定的行星非常接近地球大小（它的直径大约是我们地球直径的 1.1 倍），它围绕着一颗与太阳大小相似的恒星运行（这颗恒星的大小和质量分别是太阳的 0.91 和 0.99）。这个星系中的恒星是一颗G型恒星，与我们的太阳属于同一类型。但是，HD 63433 d 的轨道比我们更接近它的恒星，它的"年"长仅为 4.2 天，而且白天的温度极高。HD 63433 的有趣方面虽然这颗新发现的行星及其恒星的大小与我们的地球和太阳差不多，但HD 63433 d却与我们的地球大相径庭。首先，它是一个非常年轻的系统中的一颗非常年轻的行星。这个行星系本身比我们年轻大约 10 倍，与我们这个拥有 45 亿年历史的世界相比，这颗拥有 4 亿年历史的行星还处于萌芽阶段。它与恒星的距离也比我们与恒星的距离近得多。这颗行星距离恒星的距离是水星距离太阳的 8 倍。由于距离恒星如此之近，这颗被潮汐锁定的行星的日侧温度可以达到大约 2294华氏度（1257摄氏度）。由于温度如此之高，距离恒星如此之近，而且体积如此之小，这颗行星很可能缺乏一个实质性的大气层。这些炙热的温度与CoRoT-7 b和开普勒-10 b等熔岩世界相当，这一发现背后的团队认为，这颗行星的日侧可能是一个"熔岩半球"。这颗行星体积小、年龄小，而且离恒星很近，是一个值得进一步探索的候选行星。后续研究可能会证实这项研究的结果，并有可能揭示有关这颗行星"阴暗面"的更多信息，以及它（可能的）大气层的状况。正如这项研究指出的，"年轻的陆地世界是制约行星形成和演化主流理论的关键试验台"。探索团队发表在《天文学杂志》上的一项新研究描述了这一发现，题为"TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME) XI：一颗地球大小的行星围绕着400 Myr大熊座移动群中一颗近邻的类太阳宿主运行"。这项研究由合著者本杰明-卡皮斯特朗和梅琳达-苏亚雷斯-富尔塔多领导，在2024年美国天文学会会议上的一次报告中进行了讨论。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

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：

天文学家发现极端系外行星炽热的红色星球火山活动剧烈

天文学家发现极端系外行星炽热的红色星球火山活动剧烈 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 系外行星火山图。图片来源：NASA、ESA、CSA、Dani Player凯恩没想到，在这个遥远的恒星系统中，有一颗行星上布满了许多活火山，从远处看去，会呈现出火红的色调。他说："这是一个发现的时刻，你会想，'哇，这真的存在，太神奇了'。"详细介绍这一发现的论文已发表在《天文杂志》上。美国国家航空航天局的凌日系外行星巡天卫星（TESS）于2018年发射升空，它搜寻太阳系外的系外行星，这些行星环绕着天空中最亮的恒星运行，其中包括那些可能孕育生命的行星。凯恩正在研究一个名为HD 104067的恒星系统，它距离我们的太阳大约66光年，人们已经知道它蕴藏着一颗巨大的行星。TESS 刚刚在该星系中发现了一颗新的岩石行星的信号。在收集有关这颗行星的数据时，他意外地发现了另一颗行星，从而使该星系中已知的行星总数达到了三颗。TESS 发现的这颗新行星是一颗像地球一样的岩石行星，但比地球大 30%。然而，与地球不同的是，它与木卫一有更多的共同之处，木卫一是木星最内侧的岩石卫星，也是太阳系中火山最活跃的天体。凯恩说："这是一颗陆地行星，我把它形容为打了类固醇的木卫二。它被迫处于火山不断爆发的状态。在光学波长下，你可以看到一颗发光、发红、表面有熔岩的行星。"这颗名为TOI-6713.01的新行星的表面温度为2600开尔文，比某些恒星的温度还要高。了解潮汐能及其影响木卫二和这颗行星上的火山活动都是引力造成的。木卫一距离木星非常近。木星的其他卫星迫使木卫一进入围绕木星的椭圆或"偏心"轨道，而木星本身具有非常强大的引力。凯恩说："如果没有其他卫星，木卫一将在环绕木星的圆形轨道上运行，它的表面将是安静的。相反，木星的引力对木卫一的挤压非常大，以至于它不断出现火山喷发。"同样，HD 104067星系中有两颗行星比这颗新行星离恒星更远。这些外行星也迫使内部的岩石行星进入围绕恒星的偏心轨道，使其在运行和旋转时受到挤压。凯恩将这种情况比作球拍类运动，橡胶小球在不断被球拍击打的过程中会反弹得更多，温度更高。这种效应被称为潮汐能，是指一个物体对另一个物体的引力效应。在地球上，潮汐主要是月球引力拖动海洋的结果。下一步，凯恩和他的同事们想测量这颗火焰星球的质量，了解它的密度。这将告诉他们有多少物质可以从火山中喷出。行星的潮汐效应历来不是系外行星研究的重点。也许这一发现会改变这一现状。这让我们了解到一个陆地行星能被注入多少能量的极端情况，以及由此产生的后果。虽然我们知道恒星会增加行星的热量，但这里的绝大部分能量是潮汐能，这一点不容忽视。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

自动望远镜网络发现环绕超冷恒星运行的宜居系外行星SPECULOOS-3 b

自动望远镜网络发现环绕超冷恒星运行的宜居系外行星SPECULOOS-3 b 系外行星 SPECULOOS-3 b 绕其恒星运行的艺术家视图。这颗行星和地球一样大，而它的恒星比木星稍大，但质量更大。资料来源：NASA/JPL-Caltech一个国际天文学家小组发现了一颗新的地球大小的行星，它围绕着一颗超冷的红矮星运行，距离仅有 55 光年。这颗行星是在这种恒星周围发现的第二颗同类行星。这颗行星被称为 SPECULOOS-3 b，它需要大约 17 个小时才能绕恒星运行一圈，其温度是太阳的两倍多，质量是太阳的十倍，亮度是太阳的一百倍。SPECULOOS-3 b 上的白天和黑夜似乎是无穷无尽的：这颗系外行星很可能被潮汐锁定，因此同一面"白天"总是面向恒星，这种关系类似于我们的月球和地球。这一发现于2024年5月15日发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）杂志上，由比利时列日大学（University of Liège）领导的SPECULOOS项目与伯明翰大学、剑桥大学、伯尔尼大学和麻省理工学院合作完成。SPECULOOS（Search for Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars）项目的目的是利用遍布全球的望远镜网络寻找绕超冷矮星运行的系外行星。超冷矮星非常常见，约占银河系恒星的 70%。但它们也非常暗淡，而且分散在天空中，因此科学家们必须用望远镜观测数周的数据，逐一监测每颗恒星，才能探测到凌星。"我们专门设计了SPECULOOS来观测附近的超冷矮星，寻找适合详细研究的岩石行星，"列日大学天文学家、论文第一作者Michaël Gillon说。"2017年，我们使用TRAPPIST望远镜的SPECULOOS原型发现了著名的TRAPPIST-1系统，该系统由7颗地球大小的行星组成，其中几颗可能适合居住。这是一个极好的开端！"虽然对这一发现的大部分观测是由位于北半球的 SPECULOOS 望远镜完成的，但伯明翰大学的研究人员也贡献了在位于智利阿塔卡马沙漠的 SPECULOOS 南方天文台进行的一些观测。伯明翰大学系外行星学教授Amaury Triaud说："虽然超冷矮星比我们的太阳温度低、体积小，但它们的寿命要长上千倍大约1000亿年，预计它们将是宇宙中最后一颗仍在闪耀的恒星。"科学家们认为，如此长的寿命可能会为轨道行星上的生命提供发展机会。虽然大多数天文数据都是自动分析的，而且候选行星通常都是先由算法检测出来，然后再由人工进行审核，但在这个案例中，这种情况并没有发生。SPECULOOS 团队的成员已经养成了在夜间数据发布时快速浏览这些数据的习惯，伯明翰大学的前博士生、现博士后研究员 Georgina Dransfield 博士注意到了行星信号，并提醒了整个合作团队。她说："超冷矮星体积小，更容易探测到小行星。SPECULOOS-3b的特殊之处在于，它的恒星和行星特性使其成为JWST的最佳目标，JWST能够获得有关构成其表面的岩石成分的信息。"该项目的下一步可能包括由詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）进行的后续观测，这将为了解该行星的表面矿物学以及大气层的可能性提供重要信息。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：