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四張海濱夕照,哪個是地球?

臺北天文館_96
・2013/08/23 ・1794字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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子曰「三人行必有我師」,「三」是代表「多數」的魔力數字。今天我們的太陽系中,只有一個適合人類居住的星球,古早以前,火星曾一度有水,如此說來,以適合人類居住的星球來講,也可把火星算在內.但即使這樣,太陽系裡的適居星球還是只有兩個。以已知情形來說,恆星要是擁有超過一個以上符合適居條件的行星,那算是非常罕見,較著名的有 Gliese 581,Kepler 62,動動兩根指頭就數完了。因此,能夠發現哪顆恆星擁有三個適居行星的話,那真是像中樂透一樣,很值得開心。因此本篇天文新聞的焦點就要報導一個 Göttingen 大學 Guillem Anglada 等人取得的最新結果 — 他們真找到了一個!

Gliese 667C 是這顆恆星的代號,接下來我們以編號來稱呼它。它距離地球僅 22 光年,相當近。據研究團隊最新的發現,Gliese 667C 恆星可能有至少六個以上的行星,且其中三個位在適居區,同時這三個位在適居區的星球,質量都並沒有比地球大太多,換句話說,環境條件和地球類似。Gliese 667C 一夕走紅,它所隸屬的整個恆星系統也成為人類科學家探索外星生命有沒有可能存在的重量級標的。

目前為止,偵測到的 898 顆「系外行星」(根據 EXOPLANET,直至2013/7/2,確認系外行星數量為 723 顆),有 100 顆位於母恆星附近「不遠不近、不冷不熱」的位置。你或許發現天文學家一向很注意強調某某系外行星有著在溫度範圍上「不多不少剛剛好」的特色,因為人類要找到和地球的條件一樣適合自己居住的星球,其實是非常挑剔的。

(譯註:多挑剔呢?就像20世紀的英國童話故事「歌蒂樂與三隻小熊」的歌蒂樂(Godilock)一樣,有一天闖入了森林裡一棟三隻小熊在住的房子,她先把爹地熊、媽咪熊和小小熊的燕麥粥一一吃光,後又一一評價說,「這碗太軟、那碗太硬,只有這碗剛剛好」,接著試坐三隻小熊個別專屬的三把椅子,照樣繼續發議論說:「這個太大、那個太小,只有這個剛剛好」,還把椅子給坐壞了,結果被三隻小熊趕出森林,再也不受歡迎。Goldilock Zone 因此在英語中,變成適居區的另外一個暱稱。)

溫度剛剛好,首先,意味著該行星距離母恆星不能太遠或太近;其次,溫度剛剛好,水才會以液體的形態存在。不過,即使適居區的條件符合了,地球人對質量大小,也還是很有意見!譬如:質量要是像木星的話,那就太大,並且星球表面不是固態,也不可能乘載液態的水,不合格。這麼一來,大小剛好像地球的岩質行星,數量屈指可數。

Habitable Exoplanets Laboratory 是評估系外行星適居條件如何的一個由天文學者組成的組織,在他們所公布的「適居系外行星表」中,列出的是最熱門的適居星球的排行榜,目前一共 12 個獲選。此外,再說到 Gliese 667C,它還因擁有眾多行星而著稱,是目前行星數量達 6 個以上的恆星系統之一。像這樣行星數量破 6 的恆星系統,目前一共只找到四個,另外三個是:Kepler-11、HD 10180、HD 40307。(Lauren譯)

rsz_gliese667c_habitable
本圖示意三顆環繞Gliese 667C的行星,和地球的大小相較的情形.圖中,科學家假設這三顆星球的成分為岩質,且地表大部分都受水氣雲覆蓋。 Credit: PHL @ UPR Arecibo
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在編號Gliese 667C e與Gliese 667C f等兩個最新成員加入後, 「適居系外行星表」榜上有名的適居星球也達到了12個之多。這12個星球目前被列為是最有機會探訪到外星生命的星球。(Gliese 667C c 是在2012年初被發現的。) Credit: PHL@ UPR Arecibo
Gliese 667位置在天空中的天蝎座方向,它是個三恆星系統。Gliese 667A和B是位在中心的主要恆星,這兩顆恆星因靠得太緊密,很容易令人誤以為是一顆,肉眼較難分辨,但觀星族只要有雙筒望遠鏡或小型望遠鏡就可很輕鬆觀測。相較下,Gliese 667C距離中心稍遠,需要較高階的望遠鏡才能觀測。Credit: PHL@UPR Arecibo
Gliese 667位置在天空中的天蝎座方向,它是個三恆星系統。Gliese 667A和B是位在中心的主要恆星,這兩顆恆星因靠得太緊密,很容易令人誤以為是一顆,肉眼較難分辨,但觀星族只要有雙筒望遠鏡或小型望遠鏡就可很輕鬆觀測。相較下,Gliese 667C距離中心稍遠,需要較高階的望遠鏡才能觀測。Credit: PHL@UPR Arecibo

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本文原刊載於中研院天文網,轉載於網路天文館

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被4顆恆星監管的行星
臺北天文館_96
・2015/03/16 ・1505字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

4恆星
Image credit & Image copyright: Karen Teramura, UH IfA

美國航太總署(NASA)噴射推進實驗室(JPL)天文學家Lewis Roberts等人發現第2顆位在四合星系統內的系外行星。其實以前就已知這顆行星的存在,只是當時認為它是在一個三合星系統中,直到最近才確認這個系統中其實有4顆恆星。這項發現將有助於天文學家瞭解多重恆星系統會如何影響行星的發展和它未來的命運。

我們太陽系中只有太陽一顆恆星,行星們都只繞太陽公轉。但目前已知有些行星環繞的母恆星不只一顆,Roberts等人利用裝置Robo-AO和自適應光學系統(adaptive optics system)的帕洛瑪天文台(Palomar Observatory)進行觀測,每晚可監測數百顆恆星以便能探查它們是否有伴星。結果發現了一個位在四合星系統白羊座30(30 Ari)中的系外行星,及另一個在三合星系統HD 2638中的行星。之後再利用帕洛瑪天文台中解析度更高的PALM-3000儀器予以確認。

編號為KIC 4862625的行星是第一個在四合星系統中發現的系外行星,它是公民科學家於2013年時利用NASA釋出的克卜勒任務(Kepler mission)資料庫發現的。相隔這麼久,才又再度發現一個四合星系統中的系外行星,以目前系外行星發現速率而言,這樣的狀況顯示四合星系統的系外行星數量相當稀少,至少,比之前認為的還要少,反倒是環繞遠距雙星的系外行星數量比原本設想的還多,畢竟銀河系中雙星系統是相當普遍的。天文學家估計約有4%的類太陽恆星位在四合星系統中,比以前的估計數量還高一些,主要是因為觀測技術穩定改善的結果。

白羊30四合星系統,距離地球約136光年,位在白羊座方向。這個系統中發現的行星是顆氣體巨行星,質量約為木星的10倍,繞其母恆星白羊30B公轉一周約為335天,比地球繞太陽一圈稍短一些。Roberts等人新發現白羊30B附近有個很近的伴星,只有23AU遠,不過行星本身並沒有環繞這顆伴星公轉。而這對近距雙星和另一對近距雙星白羊30A又互相環繞公轉,兩組雙星相距約1670AU,所以整個白羊30是個4合星系統。(註:AU為astronomical unit的縮寫,1AU相當於1億5000萬公里,為地球到太陽的平均距離。)

Image credit: NASA/JPL-Caltech
白羊30四合星系統示意圖。 (Image credit: NASA/JPL-Caltech)

如果可以站在這顆行星表面看天空,那麼看到的景象,應該是一顆小型的太陽,加上兩顆非常明亮、即使在白天也能看到的星星。而若利用夠大望遠鏡觀察其中一顆恆星,將發現這是一對會互相環繞的雙星。Roberts等人認為在這樣系統中的這顆行星,或任何可能環繞這顆行星公轉的衛星,都不太可能適合生命生存。

銀河系內有單星、雙星、三合星、四合星等各種不同的恆星系統,行星在不同的恆星系統中發展時,會受到不同的影響。觀測證據顯示伴星會影響行星的軌道,甚至讓某些行星可以長得更大更重,例如:熱木星(hot Jupiter),即那些木星等級質量且非常靠近母恆星的氣體巨行星,可能會受到伴星的重力擾動而被推得離母恆星更近一些。

而在HD 2638三合星系統中發現的行星,也是顆熱木星,距離母恆星非常近,公轉一周僅需3天左右。科學家已經知道這顆作為主星的母恆星和另一顆恆星間有重力束縛,兩者相距約0.7光年,相當於44000AU,以雙星觀點而言,這兩者的距離算是有點遠的。但近期觀測發現這個系統中還有第3顆恆星,離擁有行星的這顆主星只有28AU,約比太陽至海王星軌道小一些,近得足以影響這顆熱木星的軌道與未來的發展。

好玩的是,白羊30新發現的第4顆恆星和主星行星的距離,比HD 2638的第3顆恆星與主星行星的距離還近,但白羊30系統卻未見這第4顆恆星對主星行星的軌道有任何影響。這些天文學家無法解釋為何會出現這迥異的結局,只好期待未來持續的深度能讓他們解惑,進一步瞭解恆星的精確軌道,以及整個恆星系統複雜的動力狀態。

 

資料來源:

1. Planet ‘Reared’ by Four Parent Stars. [NASA, March 4, 2015 ]

本文轉載自網路天文館

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星際碰撞可能造成適居行星被驅趕出境
臺北天文館_96
・2011/09/02 ・1319字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

我們的太陽系中,分佈著大小不等、以幾近圓形軌道繞太陽公轉的行星,不過根據由波昂大學(University of Bonn)Pavel Kroupa領軍的德英天文學家的最新研究:在這個宇宙間,我們太陽系的狀況可能是非常特殊的,因為一般行星系統在形成過程中,若受到鄰近的物質團塊衝撞,很可能就會讓行星的軌道傾角變得很大,或是質量較小、甚至剛好位在適居區中的行星,會因此被踢出這個行星系統外,使得原本可能在此發展生命的機會就此滅失。

包括地球在內的太陽系行星,都以正轉方向繞太陽公轉—即公轉方向與太陽自轉方向相同,絕大部分公轉軌道幾乎接近圓形,且公轉面幾乎都在黃道面附近、離太陽赤道面不太遠。但其他恆星周圍的行星系統顯得與太陽系相當不同,有些系統中的行星公轉方向是逆轉,有些則遠離母恆星的赤道面。面對差異性如此之大的情況,Kroupa等人認為,他們已找出一個合理的解釋。

太陽系各行星的公轉形狀和方向,完全是太陽系在約46億多年前,從一大片氣體與塵埃組成的星雲,受到重力影響而逐漸向內收縮,形成一個轉動的扁盤的結果;在這個被稱為「原行星盤(protoplanetary disk)」的扁盤中,比較密集的物質逐漸積聚而形成行星。如果行星形成過程沒那麼平順,就可能形成比較奇怪的軌道形狀。Kroupa等人經研究後指出:若原行星盤隨母星運動,恰好衝進另一團星雲物質中,很可能會奪取這團雲氣中約30倍木星質量的氣體與塵埃物質;這多出來的物質加入原行星盤後,將使得盤面傾斜,最終就使得行星的軌道傾角變得很大。科學家認為:絕大多數的行星系統可能為星團中的恆星所擁有,這裡的恆星們距離相當近,所以這類衝撞事件應當相當頻繁。

研究小組成員之一的波昂大學Ingo Thies利用電腦模擬進行測試,發現原行星盤加入多出的物質後,不僅可能傾斜,甚至可能翻轉,讓原行星盤轉動方向相反,變成所謂的「逆轉」型態。在此同時,與另一星雲衝撞的結果也會造成原行星盤較內側的區域被擠壓,可能加速行星的形成過程。

在這些環境中,任何形成的行星軌道將變得高度傾斜或甚至成為逆向軌道。某些特殊案例中,行星軌道甚至相對於彼此都是傾斜的,整個行星系統相當不穩定,質量比較小的行星因而被一個個彈出系統外,只剩下少數質量較大的熱木星死守這個行星系統且軌道遷移至非常靠近母星的地方。

在沒那麼極端的案例中,原行星盤只從另一團星雲中搶到一點氣體和塵埃,盤面傾角改變不大。這可能是我們太陽系發生的狀況,平均軌道面相對於太陽赤道面只有傾斜7度而已。Thies相信:太陽和它的行星們應該是處在一個比較有秩序的系統環境中。如同絕大部分恆星一樣,太陽應該是在某個星團中形成,所以極可能經歷過和其他雲塊衝撞的過程。但好險,此番衝撞事件很溫和,因此太陽系盤面受到的影響不大。若非如此,太陽周圍的行星系統將非常不穩定,地球可能被彈出太陽系外,那我們這些地球上的生物可能就都不存在了。

如果Kroupa等人的論點正確,那麼我們太陽系之所以成為現今地球處在個穩定軌道、大型行星處在離太陽比較遠的地方的問題就有解了。這些研究成果甚至可以幫助科學家縮減尋找宇宙他處的生命的區域範圍。

資料來源:Interstellar crashes could throw out habitable planets [18 August 2011]

引用自臺北天文館之網路天文館網站

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國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

111

子曰「三人行必有我師」,「三」是代表「多數」的魔力數字。今天我們的太陽系中,只有一個適合人類居住的星球,古早以前,火星曾一度有水,如此說來,以適合人類居住的星球來講,也可把火星算在內.但即使這樣,太陽系裡的適居星球還是只有兩個。以已知情形來說,恆星要是擁有超過一個以上符合適居條件的行星,那算是非常罕見,較著名的有 Gliese 581,Kepler 62,動動兩根指頭就數完了。因此,能夠發現哪顆恆星擁有三個適居行星的話,那真是像中樂透一樣,很值得開心。因此本篇天文新聞的焦點就要報導一個 Göttingen 大學 Guillem Anglada 等人取得的最新結果 — 他們真找到了一個!

Gliese 667C 是這顆恆星的代號,接下來我們以編號來稱呼它。它距離地球僅 22 光年,相當近。據研究團隊最新的發現,Gliese 667C 恆星可能有至少六個以上的行星,且其中三個位在適居區,同時這三個位在適居區的星球,質量都並沒有比地球大太多,換句話說,環境條件和地球類似。Gliese 667C 一夕走紅,它所隸屬的整個恆星系統也成為人類科學家探索外星生命有沒有可能存在的重量級標的。

目前為止,偵測到的 898 顆「系外行星」(根據 EXOPLANET,直至2013/7/2,確認系外行星數量為 723 顆),有 100 顆位於母恆星附近「不遠不近、不冷不熱」的位置。你或許發現天文學家一向很注意強調某某系外行星有著在溫度範圍上「不多不少剛剛好」的特色,因為人類要找到和地球的條件一樣適合自己居住的星球,其實是非常挑剔的。

(譯註:多挑剔呢?就像20世紀的英國童話故事「歌蒂樂與三隻小熊」的歌蒂樂(Godilock)一樣,有一天闖入了森林裡一棟三隻小熊在住的房子,她先把爹地熊、媽咪熊和小小熊的燕麥粥一一吃光,後又一一評價說,「這碗太軟、那碗太硬,只有這碗剛剛好」,接著試坐三隻小熊個別專屬的三把椅子,照樣繼續發議論說:「這個太大、那個太小,只有這個剛剛好」,還把椅子給坐壞了,結果被三隻小熊趕出森林,再也不受歡迎。Goldilock Zone 因此在英語中,變成適居區的另外一個暱稱。)

溫度剛剛好,首先,意味著該行星距離母恆星不能太遠或太近;其次,溫度剛剛好,水才會以液體的形態存在。不過,即使適居區的條件符合了,地球人對質量大小,也還是很有意見!譬如:質量要是像木星的話,那就太大,並且星球表面不是固態,也不可能乘載液態的水,不合格。這麼一來,大小剛好像地球的岩質行星,數量屈指可數。

Habitable Exoplanets Laboratory 是評估系外行星適居條件如何的一個由天文學者組成的組織,在他們所公布的「適居系外行星表」中,列出的是最熱門的適居星球的排行榜,目前一共 12 個獲選。此外,再說到 Gliese 667C,它還因擁有眾多行星而著稱,是目前行星數量達 6 個以上的恆星系統之一。像這樣行星數量破 6 的恆星系統,目前一共只找到四個,另外三個是:Kepler-11、HD 10180、HD 40307。(Lauren譯)

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本圖示意三顆環繞Gliese 667C的行星,和地球的大小相較的情形.圖中,科學家假設這三顆星球的成分為岩質,且地表大部分都受水氣雲覆蓋。 Credit: PHL @ UPR Arecibo
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在編號Gliese 667C e與Gliese 667C f等兩個最新成員加入後, 「適居系外行星表」榜上有名的適居星球也達到了12個之多。這12個星球目前被列為是最有機會探訪到外星生命的星球。(Gliese 667C c 是在2012年初被發現的。) Credit: PHL@ UPR Arecibo
Gliese 667位置在天空中的天蝎座方向,它是個三恆星系統。Gliese 667A和B是位在中心的主要恆星,這兩顆恆星因靠得太緊密,很容易令人誤以為是一顆,肉眼較難分辨,但觀星族只要有雙筒望遠鏡或小型望遠鏡就可很輕鬆觀測。相較下,Gliese 667C距離中心稍遠,需要較高階的望遠鏡才能觀測。Credit: PHL@UPR Arecibo
Gliese 667位置在天空中的天蝎座方向,它是個三恆星系統。Gliese 667A和B是位在中心的主要恆星,這兩顆恆星因靠得太緊密,很容易令人誤以為是一顆,肉眼較難分辨,但觀星族只要有雙筒望遠鏡或小型望遠鏡就可很輕鬆觀測。相較下,Gliese 667C距離中心稍遠,需要較高階的望遠鏡才能觀測。Credit: PHL@UPR Arecibo

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