圖解 系外行星發(fā)現(xiàn)史（5）

文/ 葉楠

開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡（下）

開(kāi)普勒22b

2009 年5 月12 日，開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡正式開(kāi)始科學(xué)觀測(cè)的第三天，就觀測(cè)到了開(kāi)普勒22b 在其恒星前的第一次凌星。2010 年12 月15 日發(fā)現(xiàn)其第三次凌星。之后，斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡和地面觀測(cè)提供了更多的確認(rèn)數(shù)據(jù)。2011 年12 月5 日，公布開(kāi)普勒22b 的發(fā)現(xiàn)，它是已知的第一個(gè)在類(lèi)太陽(yáng)恒星的宜居帶軌道上運(yùn)行的行星。

開(kāi)普勒22b 的直徑是地球的2.4倍，而且位于宜居帶內(nèi)，表面溫度適中，公轉(zhuǎn)周期約290 天。這一切似乎都與地球有很多相似之處，不過(guò)最大的遺憾在于它可能并不是一顆固態(tài)行星。圖為開(kāi)普勒22 恒星系統(tǒng)與太陽(yáng)系的對(duì)比示意圖。

開(kāi)普勒62f

超級(jí)地球是指大小介于地球和海王星之間、表面形態(tài)并未確認(rèn)是固態(tài)或氣態(tài)的行星。而環(huán)繞天琴座恒星開(kāi)普勒62 的系外行星開(kāi)普勒62f 就是這樣一顆超級(jí)地球，是已知距離母恒星最遠(yuǎn)的行星，它距離我們約990 光年，質(zhì)量是地球的2.8 倍，直徑是地球的1.4 倍，每267 天圍繞它的母恒星公轉(zhuǎn)一周。開(kāi)普勒62f 的年齡可能已經(jīng)超過(guò)70 億年，根據(jù)它的年齡和輻射條件測(cè)定，天文學(xué)家認(rèn)為它的表面有很大概率被海洋所覆蓋，甚至還有和地球類(lèi)似的季節(jié)和氣候變化。圖為開(kāi)普勒62 恒星系統(tǒng)示意圖。

開(kāi)普勒186f

開(kāi)普勒186 是一顆距離我們約490光年遠(yuǎn)的紅矮星，在這個(gè)恒星系內(nèi)共包括5 顆系外行星，其中4 顆都過(guò)于靠近恒星，只有開(kāi)普勒186f 恰好位于宜居帶內(nèi)。這也是開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)位于宜居帶內(nèi)的且與地球大小最為相近的系外行星。開(kāi)普勒186f 發(fā)現(xiàn)于2014 年，其直徑是地球的1.17 倍，質(zhì)量是地球的1.4 倍，表面平衡溫度是-85℃，公轉(zhuǎn)周期130 天。出于對(duì)這樣一顆與地球極為相似行星的好奇，搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）還利用射電望遠(yuǎn)鏡陣對(duì)它進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，不過(guò)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何來(lái)自于這顆天體的射電信號(hào)。圖為開(kāi)普勒186f 與地球在各自系統(tǒng)宜居帶中所處的位置以及大小對(duì)比示意圖。

開(kāi)普勒90

開(kāi)普勒90 被認(rèn)為是最像太陽(yáng)系的一個(gè)恒星系統(tǒng)，它同樣有著8 顆大行星，同樣是固態(tài)行星距離恒星更近，氣態(tài)行星距離恒星更遠(yuǎn)。開(kāi)普勒90 這顆恒星的質(zhì)量和半徑都是太陽(yáng)的1.2 倍，表面溫度是5800℃，年齡約為20 億年。與之相比太陽(yáng)的表面溫度是5500℃，年齡是46 億年。開(kāi)普勒90 擁有6 顆固態(tài)行星，只有最外側(cè)的兩顆為氣態(tài)巨行星。距離恒星最近的3 顆固態(tài)行星基本籠罩在恒星的光芒下，而最遙遠(yuǎn)的氣態(tài)巨行星到恒星的距離只比地球至太陽(yáng)稍近。不過(guò)遺憾的是沒(méi)有任何一顆固態(tài)行星位于它的宜居帶內(nèi)。圖4 為開(kāi)普勒90 恒星系統(tǒng)的8 顆大行星（上）與太陽(yáng)系8 大行星的大小對(duì)比示意圖。

開(kāi)普勒438b

美國(guó)宇航局于2015 年1 月6 日宣布確認(rèn)發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒438b，這是一顆和地球大小相近的系外行星，它距離地球470 光年，直徑是地球的1.12 倍，表面溫度約3℃，公轉(zhuǎn)周期為35天，位于開(kāi)普勒438這顆紅矮星的宜居帶內(nèi)。不過(guò)這顆紅矮星可能有著比太陽(yáng)劇烈得多的恒星活動(dòng)，以及更猛烈的耀斑和恒星風(fēng)。這里或許也并不適合人類(lèi)生存。圖為開(kāi)普勒438b（右）與地球的對(duì)比圖像。

雖然開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)退役了，但后續(xù)會(huì)有更多的繼任者。隨著系外行星凌星巡天衛(wèi)星（TESS）、表征系外行星衛(wèi)星（CHEOPS）等空間望遠(yuǎn)鏡、行星凌星和恒星震蕩探測(cè)器（PLATO）等新一代空間望遠(yuǎn)鏡的升空，相信未來(lái)我們能夠找到更多第二個(gè)地球。下期我們將介紹那些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最為奇特的系外行星。

開(kāi)普勒442b

開(kāi)普勒442 是一顆橙色的恒星，質(zhì)量約是太陽(yáng)的五分之三，開(kāi)普勒442b 在距離其0.4天文單位的軌道上每112 天公轉(zhuǎn)一周。開(kāi)普勒442b 與開(kāi)普勒438b 是同一天宣布被確認(rèn)發(fā)現(xiàn)的，其直徑是地球的1.34 倍，且位于宜居帶內(nèi)，如果進(jìn)一步研究能夠確認(rèn)開(kāi)普勒442b的大氣狀況，那么它極有可能成為第二個(gè)地球的候選者，不過(guò)它距離我們有1200 光年，實(shí)在是太遠(yuǎn)了。圖為開(kāi)普勒442b（左）與地球的對(duì)比圖像。

開(kāi)普勒452b

2015 年7 月23 日，美國(guó)宇航局宣布確認(rèn)發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒452b。從發(fā)現(xiàn)伊始，開(kāi)普勒452b 就有一個(gè)“地球2.0”的昵稱(chēng)，這個(gè)稱(chēng)呼是否合適呢？開(kāi)普勒452b 的公轉(zhuǎn)軌道半徑與日地距離幾乎相同，公轉(zhuǎn)周期是384 天，直徑是地球的1.6 倍，質(zhì)量是地球的5 倍。開(kāi)普勒452 這顆恒星的質(zhì)量是太陽(yáng)的1.1 倍，光度是太陽(yáng)的1.2 倍，年齡約有60億年。開(kāi)普勒452b 位于它的宜居帶內(nèi)，不過(guò)接收到的能量比地球要多10%，以現(xiàn)有的技術(shù)尚不能確認(rèn)它的表面狀態(tài)以及是否有大氣層。另外，開(kāi)普勒452b 比開(kāi)普勒442b距離我們還要遠(yuǎn)，達(dá)到了1800 光年。圖為開(kāi)普勒452b（右）與地球的對(duì)比圖像。