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首度發現地球級且位在多行星系統中的系外行星

天文學家分析美國航太總署(NASA)克卜勒太空望遠鏡(Kepler)的觀測資料,並予以追蹤觀測,首度確認發現了2顆地球級的系外行星,體積與地球相仿,而且這兩顆系外行星還位在一個母恆星與太陽類似的多行星系統中,顯示類似太陽系的其他行星系統必定存在而且相當普遍,故這項發現是系外行星探索的又一重要里程碑。由於克卜勒任務當初設計的目的就是要找到位在適居區中的地球級系外行星,所以這次Kepler-20e的發現,不僅證明了克卜勒太空望遠鏡的實力,也完成了眾多科學的夢想。

新發現的這兩顆地球級系外行星編號分別為Kepler-20e和Kepler-20f。其中Kepler-20e比金星還小,直徑約為地球的0.87倍(金星直徑約為地球的0.95倍),是到目前為止唯一已知體積比地球還小的系外行星,質量小於地球的3倍;Kepler-20f比地球稍大一些,直徑約為地球的1.03倍,但質量為地球的14倍。

天文學家認為這兩顆應該都是類似地球的岩質行星,不過這兩顆行星都非常靠近它們的母恆星,Kepler-20e僅約0.051AU遠,環繞母星一周約6.1天,Kepler-20距離約0.11AU,環繞母星一周約19.6天;這麼近的距離,意味著不僅都非位在水在行星表面可為液態的適居區(habitable zone)中,而且表面溫度被母恆星加熱到非常高的地步,不適合生物居住。例如,比較遠的Kepler-20f的表面溫度就高達攝氏425度左右,與水星晝半球的溫度差不多;而離母星比較近的Kepler-20e的表面溫度更高達攝氏760度左右,足以融化玻璃比太陽系表面溫度最高的行星—金星還要熱許多。(比較:水星距離太陽約0.3AU,環繞太陽一周約約88天;金星表面溫度約攝氏450度。)

而母恆星Kepler-20位在天琴座方向,距離地球約1,000光年,質量和直徑均約為太陽的0.9倍,表面溫度約5466K,光譜型為G8,與太陽的G5相近。

連同新發現的2顆行星在內,總共擁有5顆行星,與巨蟹座55星和的行星系統相同,僅次於HD 10180和Kepler-11的6顆。Kepler-20的另外3顆行星分別為Kepler-20b、c和d,也才剛在e與f發佈發現訊息的前兩天才公諸於世,都是經由克卜勒任務發現的,這3顆行星的體積都比海王星略小一些而已。整個Kepler-20行星系統,按離母星距離由近至遠分別為b(0.045AU)、e(0.051AU)、c(0.093AU)、f(0.11AU)和d(0.345AU),除e和f外,其他3顆的公轉週期則分別為3.7天、10.9天和77.6天。很明顯的,這5顆行星的軌道,除了最外側的d之外,其餘的都小於水星軌道。

有趣的是,這個行星系統的排列很有趣。在我們的太陽系中,體積小的岩質行星(類地行星)都位在比較靠近太陽的地方,比較大的氣態行星(類木行星)則位在離太陽比較遠的地方。相較之下,Kepler-20行星系統的體積排列則是相互穿插,大、小、大、小、大。由此可見,行星系統的排列方式不見得都和太陽系相同,這對瞭解行星們的離散度,等於是開了一扇新的視野之窗。

科學家們目前並不確定這個行星系統是如何演化成現在這個模樣,不過他們推測這些行星應該不是在它們現在所在位置形成的,而是在離母恆星較遠之處形成後,經由與行星盤的其他物質交互作用而逐漸向內遷移到現在的位置。這麼一來,才可以讓它們在不規律的體積排列狀況下,維持現有的空間狀態。

天文學家們才剛在12月5日發表Kepler-22b這超級地球級、位在母星適居區中的行星的消息。不過,天文學家們認為它的體積稍大了些,很可能無法維持岩質的表面。但Kepler-20e和Kepler-20f都是地球級的行星,雖然太靠近母星,無法讓其表面存有液態水,不過,它們的發現,只是代表未來將發現更多類似的地球級系外行星的開端,甚至可能發現如同地球一樣,位在適居區中的地球級系外行星,屆時,才真的可稱呼為「地球的雙胞胎」呢!

資料來源:[2011.12.23]

  1. NASA
  2. Kepler-20 system: 5 planets including two that are Earth-size
  3. Star : Kepler-20

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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