蛋大星

美国宇航局艾姆斯研究中心的娜塔莉·巴塔利亚（Nathalie Bataglia）是世界上最重要的行星猎手之一，最近在接受采访时表示，系外行星的发现改变了我们看待宇宙的方式。 “我们仰望天空，不仅可以看到星星，还可以看到太阳系，因为现在我们知道至少有一颗行星围绕着每颗恒星旋转，”她承认道。

近几年来，可以说是完美诠释了人性，满足的好奇心只是片刻的快乐和满足。 因为很快就会有新的问题和问题需要克服才能获得新的答案。 3,5 颗行星以及这样的天体在太空中很常见的信念？ 那么如果我们知道这一点，如果我们不知道这些遥远的物体是由什么组成的呢？ 它们有大气层吗？如果有，你能呼吸吗？ 它们适合居住吗？如果可以，它们里面有生命吗？

七颗具有潜在液态水的行星

今年的新闻之一是美国宇航局和欧洲南方天文台 (ESO) 发现了 TRAPPIST-1 恒星系统，其中统计了多达七颗类地行星。 此外，在宇宙尺度上，该系统距离比较近，只有40光年。

围绕恒星发现行星的历史 TRAPPIST-1 它可以追溯到 2015 年底。 然后，感谢比利时人的观察 TRAPPIST 机器人望远镜 在智利的拉西拉天文台发现了三颗行星。 这是在 2016 年 11 月宣布的，研究仍在继续。 2015 年 XNUMX 月 XNUMX 日对行星的三次凌日（即它们在太阳背景下通过）的观测为进一步搜索提供了强大的动力，使用 望远镜 VLT 在帕拉纳尔天文台。 对其他行星的搜索已经成功——最近宣布该系统中有七颗行星大小与地球相似，其中一些可能含有液态水海洋 (1)。

1. 通过斯皮策望远镜记录 TRAPPIST-1 系统的观测

恒星 TRAPPIST-1 比我们的太阳小得多——只有其质量的 8% 和其直径的 11%。 全部 。 轨道周期分别为：1,51 天 / 2,42 / 4,05 / 6,10 / 9,20 / 12,35 和大约 14-25 天 (2)。

2. TRAPPIST-1系统的七颗系外行星

对假设气候模型的计算表明，存在的最佳条件是在行星上找到的。 TRAPPIST-1 e, f 欧拉兹 g. 最近的行星似乎太热，而最外层的行星似乎太冷。 然而，不能排除在行星 b、c、d 的情况下，水出现在表面的小碎片上，就像它可能存在于行星 h 上一样——如果有一些额外的加热机制。

未来几年，当工作开始时，TRAPPIST-1 行星很可能会成为深入研究的主题，例如 詹姆斯韦伯太空望远镜 （接班人 哈勃太空望远镜) 或由 ESO 建造 望远镜 E-ELT 直径近 40 m。科学家们将想要测试这些行星周围是否有大气层，并寻找它们上面有水的迹象。

尽管多达三颗行星位于恒星 TRAPPIST-1 周围的所谓环境中，但它们成为宜居地方的可能性很小。 这 非常拥挤的地方. 系统中最远的行星离恒星的距离是水星离太阳的六倍。 在尺寸方面比四重奏（水星，金星，地球和火星）。 然而，就密度而言，它更有趣。

行星 f - 生态圈的中间 - 密度仅为地球的 60%，而行星 c 的密度比地球高 16%。 所有这些，很可能都是石头行星。 同时，这些数据不应在生活友好的背景下受到过度影响。 例如，看看这些标准，人们可能会认为金星应该是比火星更好的生命和殖民候选者。 与此同时，由于许多原因，火星更有希望。

那么，我们所知道的一切是如何影响 TRAPPIST-1 上的生命机会的呢？ 好吧，反对者无论如何都认为他们是蹩脚的。

比太阳小的恒星寿命很长，这为生命的发展提供了足够的时间。 不幸的是，它们也更加反复无常——在这样的系统中太阳风更强，潜在的致命耀斑往往更频繁、更强烈。

此外，它们是较冷的恒星，所以它们的栖息地离它们非常非常近。 因此，位于这样一个地方的行星定期耗尽生命的可能性非常高。 他也很难维持气氛。 由于磁场，地球保持着其精致的外壳， 磁场 是由于旋转运动（尽管有些有不同的理论，见下文）。 不幸的是，TRAPPIST-1 周围的系统是如此“拥挤”，以至于所有行星很可能总是面向恒星的同一侧，就像我们总是看到月球的一侧一样。 诚然，其中一些行星起源于离它们的恒星更远的地方，它们提前形成了大气层，然后接近了恒星。 即便如此，它们也很可能在短时间内没有大气层。

但是这些红矮星呢？

在我们为 TRAPPIST-1 的“七姐妹”疯狂之前，我们为太阳系附近的一颗类地行星而疯狂。 准确的径向速度测量使得在 2016 年探测到一颗名为 Proxima Centauri b (3) 的类地行星成为可能，该行星在生态圈中绕 Proxima Centauri 运行。

3. Proxima Centauri b 星球表面的幻想

使用更精确的测量设备（例如计划中的詹姆斯韦伯太空望远镜）进行的观测可能会表征这颗行星。 然而，由于比邻星是一颗红矮星和一颗炽热的恒星，围绕它运行的行星上存在生命的可能性仍然存在争议（无论它与地球的距离如何，它甚至被提议作为星际飞行的目标）。 对耀斑的担忧自然会导致地球是否像地球一样有磁场保护它的问题。 多年来，许多科学家认为在 Proxima b 这样的行星上不可能产生这样的磁场，因为同步旋转会阻止这种情况发生。 人们认为，磁场是由行星核心中的电流产生的，产生这种电流所需的带电粒子的运动是由于行星的自转造成的。 缓慢旋转的行星可能无法以足够快的速度运输带电粒子，从而产生可以偏转耀斑并使其能够维持大气层的磁场。

然而 最近的研究表明，行星磁场实际上是通过对流保持在一起的，在这个过程中，核心内部的热物质上升、冷却，然后又下沉。

对像 Proxima Centauri b 这样的行星上存在大气层的希望与关于这颗行星的最新发现有关。 格利瑟1132围绕着一颗红矮星旋转。 几乎可以肯定那里没有生命。 这是地狱，在不低于260°C的温度下油炸。 然而，这气氛真是太糟糕了！ 科学家以七种不同波长的光分析这颗行星的凌日，发现它有不同的大小。 这意味着除了物体本身的形状外，恒星的光线还被大气层遮蔽，只允许其部分长度通过。 而这反过来又意味着 Gliese 1132 b 有大气层，尽管它似乎不符合规则。

这是个好消息，因为红矮星占恒星总数的 90% 以上（黄星仅占 4% 左右）。 我们现在有了坚实的基础，至少可以依靠其中一些人来享受这种氛围。 虽然我们不知道维持它的机制，但它的发现本身对 TRAPPIST-1 系统和我们的邻居 Proxima Centauri b 都是一个很好的预测指标。

最初发现

早在 XNUMX 世纪就出现了关于发现系外行星的科学报告。 第一个是 威廉·雅各布 1855 年来自马德拉斯天文台，他发现蛇夫座中的双星系统 70 蛇夫座存在异常，表明那里很可能存在“行星体”。 该报告得到了意见的支持 托马斯·J·J·见 来自芝加哥大学，他在 1890 年左右确定这些异常现象证明了围绕其中一颗恒星运行的暗体的存在，其轨道周期为 36 年。 然而，后来注意到具有这样参数的三体系统将是不稳定的。

反过来，在 50-60 年代。 XNUMX世纪，一位美国天文学家 彼得·范德坎普 天文学证明，行星围绕最近的巴纳德星（距我们约 5,94 光年）旋转。

所有这些早期报告现在都被认为是不正确的。

1988 年首次成功探测到太阳系外行星。 Gamma Cephei b 行星是使用多普勒方法发现的。 （即红色/紫色偏移）- 这是由加拿大天文学家 B. Campbell、G. Walker 和 S. Young 完成的。 然而，他们的发现最终在 2002 年才得到证实。 这颗行星的轨道周期约为 903,3 个地球日，或约 2,5 个地球年，其质量估计约为 1,8 个木星质量。 它围绕伽马射线巨星仙王座运行，也称为 Errai（在仙王座中肉眼可见），距离约为 310 亿公里。

不久之后，在一个非常不寻常的地方发现了这样的尸体。 它们围绕着一颗脉冲星（超新星爆炸后形成的中子星）旋转。 21 年 1992 月 XNUMX 日，波兰射电天文学家 - 亚历山大·沃尔山, 和美国人 戴尔·弗莱尔，发表文章报道在脉冲星 PSR 1257+12 的行星系统中发现了三颗系外行星。

1995 年发现了第一颗围绕普通主序星运行的太阳系外行星。 这是由日内瓦大学的科学家完成的—— 米歇尔市长 i 迪迪埃·克洛兹，这要归功于对天马座 51 Pegasi 恒星光谱的观测。 外部布局是非常不同的。 行星 51 Pegasi b (4) 原来是一个质量为 0,47 木星质量的气态物体，它的轨道非常靠近它的恒星，只有 0,05 AU。 距它（约3万公里）。

开普勒望远镜进入轨道

目前已知有超过 3,5 颗大小不一的系外行星，从比木星大到比地球小。 A（5）带来了突破。 它于 2009 年 0,95 月发射进入轨道。 它有一个直径约为 95 m 的镜子和已发射到太空的最大 CCD 传感器 - XNUMX 兆像素。 任务的主要目标是 确定行星系统的发生频率 在空间和结构的多样性。 望远镜监测大量恒星，并通过凌日法探测行星。 它的目标是天鹅座。

5. 开普勒望远镜在其恒星的圆盘前观察一颗系外行星。

2013年望远镜因故障关闭时，科学家们大声表达了对其成就的满意。 然而，事实证明，当时在我们看来，行星狩猎冒险已经结束了。 不仅因为开普勒在休息后再次广播，还因为检测感兴趣物体的许多新方法。

望远镜的第一个反应轮于 2012 年 2013 月停止工作。 然而，还剩下三个——它们允许探测器在太空中导航。 开普勒似乎能够继续他的观察。 不幸的是，在 XNUMX 年 XNUMX 月，第二轮拒绝服从。 尝试使用天文台进行定位 矫正马达然而，燃料很快就用完了。 2013 年 XNUMX 月中旬，NASA 宣布开普勒将不再搜索行星。

然而，自 2014 年 XNUMX 月以来，一个尊贵的人的新使命已经开始 系外行星猎人，被 NASA 称为 K2。 这是通过使用稍微不那么传统的技术来实现的。 由于望远镜无法使用两个有效的反作用轮（至少三个）运行，NASA 科学家决定使用压力 太阳辐射 作为“虚拟反作用轮”。 这种方法在控制望远镜方面被证明是成功的。 作为 K2 任务的一部分，已经对数万颗恒星进行了观测。

开普勒的服役时间比计划的要长得多（直到 2016 年），但类似性质的新任务已经计划多年。

欧洲航天局 (ESA) 正在研究一颗卫星，其任务是准确确定和研究已知系外行星 (CHEOPS) 的结构。 该任务的启动时间是在 2017 年宣布的。 反过来，美国宇航局希望今年将 TESS 卫星送入太空，该卫星将主要专注于寻找类地行星。，距离我们最近的大约 500 颗恒星。 该计划是发现至少三百颗“第二地球”行星。

这两个任务都基于过境方法。 那不是全部。 2014 年 XNUMX 月，欧洲航天局批准 高原使命. 按照目前的计划，它应该在2024年起飞，使用同名望远镜寻找含水量的岩石行星。 这些观察结果也可以让搜索外星卫星成为可能，类似于使用开普勒数据的方式。 PLATO 的灵敏度将与 开普勒望远镜.

在美国国家航空航天局，不同的团队正致力于该领域的进一步研究。 鲜为人知且仍处于早期阶段的项目之一是 星影. 这是一个用雨伞之类的东西遮住恒星的光的问题，这样就可以观察到它外围的行星。 使用波长分析，将确定其大气的成分。 NASA 将在今年或明年评估该项目，并决定是否值得进行。 如果 Starshade 任务启动，那么在 2022 年

不太传统的方法也被用于寻找系外行星。 2017 年，EVE Online 玩家将能够在虚拟世界中搜索真实的系外行星。 – 作为游戏开发商、大型多人在线科学 (MMOS) 平台、雷克雅未克大学和日内瓦大学实施的项目的一部分。

项目参与者将不得不通过一个名为 打开一个项目. 在可能持续长达几分钟的太空飞行期间，根据各个空间站之间的距离，他们将分析实际的天文数据。 如果有足够多的参与者同意信息的适当分类，它将被送回日内瓦大学以帮助改进研究。 米歇尔市长2017 年沃尔夫物理学奖获得者和上述 1995 年系外行星的共同发现者，将在今年冰岛雷克雅未克的 EVE Fanfest 上展示该项目。

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天文学家估计，我们银河系中至少有 17 亿颗地球大小的行星。 这个数字是几年前由哈佛天体物理中心的科学家宣布的，主要基于开普勒望远镜的观测结果。

该中心的弗朗索瓦·弗雷森（François Fressen）强调，这些数据当然不应被理解为数十亿颗行星中的每一颗都具有适宜生命存在的条件。 独自的 大小 那不是全部。 这也很重要 与星星的距离行星围绕它旋转。 请记住，虽然这些类地物体中的大多数都在类似于水星的狭窄轨道上移动，但它们围绕其他物体旋转。

恒星，其中一些明显比我们的太阳小。 科学家们还建议，为了生活，至少正如我们所知，有必要 液态水.

凌日方法对地球本身几乎没有说明。 您可以使用它来确定它的大小和与恒星的距离。 工艺 径向速度测量 可以帮助确定它的质量。 两种方法的结合使得计算密度成为可能。 是否有可能更仔细地观察系外行星？

事实证明是的。 美国宇航局已经知道如何最好地观察行星 开普勒-7 p它是用开普勒和斯皮策望远镜设计的 大气中的云图. 事实证明，这颗行星对于我们已知的生命形式来说太热了——从 816 到 982°C 更热。 然而，鉴于我们谈论的是一个距离我们一百光年的世界，对它进行如此详细的描述这一事实是向前迈出了一大步。 反过来，系外行星周围存在密集的云层 GJ 436b 和 GJ 1214b 来源于对来自母星的光的光谱分析。

这两颗行星都包含在所谓的超级地球中。 GJ 436b (6) 位于狮子座，距离我们 36 光年。 GJ 1214b 位于蛇夫座，距离地球 40 光年。 第一个在大小上与海王星相似，但比太阳系已知的“原型”更接近它的恒星。 第二个比海王星小，但比地球大得多。

6. GJ 436b 周围的云层 - 可视化

它还附带 自适应光学，在天文学中用于消除由大气振动引起的干扰。 它的用途是用计算机控制望远镜，以避免镜子的局部变形（大约几微米），从而纠正结果图像中的错误。 这就是位于智利的双子星行星成像仪 (GPI) 的工作原理。 该装置于2013年XNUMX月首次投入运行。

GPI 的使用非常强大，它可以检测到黑暗和遥远物体（如系外行星）的光谱。 多亏了这一点，才有可能更多地了解它们的组成。 这颗行星被选为首批观测目标之一。 贝塔画家 b. 在这种情况下，GPI 就像日冕仪一样工作，也就是说，它覆盖了一颗遥远恒星的圆盘，以显示附近行星的亮度。 

观察“生命迹象”的关键是来自绕行星运行的恒星发出的光。 穿过系外行星大气层的光会留下一条可以从地球测量的特定轨迹。 使用光谱方法，即分析由物理对象发射、吸收或散射的辐射。 类似的方法可用于研究系外行星的表面。 但是，有一个条件。 行星表面必须充分吸收或散射光。 蒸发行星，即外层漂浮在大尘埃云中的行星，是很好的候选者。 

凭借我们现有的仪器，无需建造或将新的天文台送入太空，我们就可以探测到几十光年外行星上的水。 科学家们在 超大望远镜 在智利 - 他们在飞马座 51 b 行星的大气中看到了水的痕迹，他们不需要行星在恒星和地球之间的凌日。 观察系外行星和恒星之间相互作用的细微变化就足够了。 据科学家称，对反射光变化的测量表明，在一颗遥远行星的大气层中，有 1/10 千分之一的水，以及微量元素 二氧化碳 i 甲烷. 目前还无法在现场确认这些观察结果...... 

普林斯顿大学的科学家提出了另一种直接观察和研究系外行星的方法，而不是来自太空，而是来自地球。 他们开发了 CHARIS 系统，一种 极冷光谱仪它能够检测比木星更大的系外行星反射的光。 因此，您可以了解他们的体重和温度，从而了解他们的年龄。 该设备安装在夏威夷的斯巴鲁天文台。

2016年XNUMX月，巨人投产。 中国射电望远镜FAST ()，其任务是在其他行星上寻找生命迹象。 全世界的科学家都对它寄予厚望。 这是一个在地外探索史上比以往任何时候都更快、更远地观察的机会。 它的视野将是它的两倍 阿雷西博望远镜 在波多黎各，过去 53 年来一直处于领先地位。

FAST 天篷的直径为 500 m。它由 4450 块三角形铝板组成。 它占地相当于三十个足球场。 对于工作，我需要......在 5 公里半径范围内完全保持沉默，因此接近 10 万。 住在那里的人流离失所。 射电望远镜 地处黔南绿色喀斯特地貌景观中的天然水潭。

最近，还可以直接拍摄距离 1200 光年的系外行星。 这是由南欧天文台 (ESO) 和智利的天文学家共同完成的。 寻找标记的星球 CVSO 30c (7) 尚未得到官方确认。

7. Star CVSO 30c - 来自 VLT 的图像

真的有外星生命吗？

以前，科学界几乎不能接受关于智能生命和外星文明的假设。 大胆的想法受到了所谓的考验。 正是这位伟大的物理学家、诺贝尔奖获得者第一个注意到 对外星文明存在的可能性的高度估计与没有任何可观察到的它们存在的痕迹之间存在明显的矛盾。 “他们在哪里？” 这位科学家不得不问，随后许多其他怀疑论者指出宇宙的年龄和恒星的数量。. 现在他可以将开普勒望远镜发现的所有“类地行星”添加到他的悖论中。 事实上，他们的众多只会增加费米思想的自相矛盾性，但盛行的热情气氛将这些怀疑推向了阴影。

系外行星的发现是对另一个理论框架的重要补充，该框架试图组织我们努力寻找地外文明—— 德雷克方程. SETI计划的创建者， 弗兰克·德雷克我了解到 人类可以与之交流的文明数量，即基于技术文明的假设，可以通过将这些文明存在的持续时间乘以它们的数量得出。 后者可以根据恒星拥有行星的百分比、行星的平均数量以及宜居带中行星的百分比等来了解或估计。. 这是我们刚刚收到的数据，我们至少可以用数字部分填充方程（8）。

费米悖论提出了一个难题，只有当我们最终接触到一些先进文明时，我们才能回答这个问题。 对于德雷克来说，反过来，一切都是正确的，你只需要做出一系列假设，在此基础上做出新的假设。 同时 阿米尔·阿克塞尔，教授。 本特利学院的统计数据在他们的书“概率 = 1”中计算了外星生命在 几乎是100％.

他是怎么做到的呢？ 他建议恒星拥有行星的百分比是 50%（根据开普勒望远镜的结果，似乎更多）。 然后他假设九颗行星中至少有一颗具备适合生命出现的条件，一个DNA分子的概率是1分之一。他提出宇宙中恒星的数量是1015×3（结果将星系数乘以一个星系中的平均恒星数）。 教授阿克泽尔得出的结论是，宇宙中的某个地方一定出现了生命。 然而，它可能离我们太远，以至于我们彼此不认识。

然而，这些关于生命起源和先进技术文明的数字假设并没有考虑其他因素。 例如，假设的外星文明。 她不会喜欢的 联系我们。 它们也可以是文明。 无法联系我们，出于我们甚至无法想象的技术或其他原因。 也许它 我们不明白，甚至看不到 我们从“外星人”那里收到的信号和交流形式。

“不存在”的行星

肆无忌惮的寻找行星的陷阱很多，巧合就是明证 格利泽 581 ä. 互联网消息来源写道：“这颗行星实际上并不存在，本节中的数据仅描述了这颗行星在现实中是否存在的理论特征。”

历史很有趣，可以作为对那些因行星热情而失去科学警惕性的人的警告。 自 2007 年“发现”以来，这颗虚幻的行星在过去几年一直是“离地球最近的系外行星”的任何纲要的主要内容。 在图形互联网搜索引擎中输入关键字“Gliese 581 d”就足以找到一个与地球仅在大陆形状上不同的世界最美丽的可视化......

对恒星系统 Gliese 581 的新分析残酷地打断了想象力的发挥。他们表明，在恒星盘前存在行星的证据被认为是恒星表面上出现的斑点，就像我们一样从我们的太阳知道。 新的事实为科学界的天文学家点亮了一盏警示灯。

Gliese 581 d 并不是唯一可能虚构的系外行星。 假设的大型气体行星 北落师门 b (9)，它应该在被称为“索伦之眼”的云中，可能只是一团气体，离我们不远 半人马座阿尔法BB 这只能是观测数据中的错误。

9. 假设的系外行星北落师门 b

尽管存在错误、误解和怀疑，但太阳系外行星的大规模发现已经成为事实。 这一事实极大地破坏了曾经流行的关于太阳系和我们所知道的行星（包括地球）的独特性的论点。 – 一切都表明我们在与数百万其他恒星相同的生命带中旋转 (10)。 似乎关于生命和人类等生物的独特性的说法可能同样没有根据。 但是——就像系外行星的情况一样，我们曾经只相信“它们应该在那里”——仍然需要科学证明生命“在那里”。

10. 行星系统中的生命区取决于恒星的温度