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太阳系外还有别的“地球”吗?天文学家找到新线索
发表时间:2017年4月24日 10:25 来源:互联网 责任编辑:编 辑:十三幺

来源:赛先生公众号

原标题:太阳系外还有别的“地球”吗?天文学家找到百年前答案的新线索

小黑板

系外行星:所有围绕太阳以外恒星运转的行星都叫做(太阳)系外行星。

白矮星:一种体积远小于我们的太阳、跟地球差不多大的恒星。几乎所有正常恒星最后都会变成白矮星,对于我们的太阳,这种变化将会发生在50亿年之后。

光谱仪:一种将光分解成彩虹一样的若干颜色的仪器。每种颜色对应于某种波长的光,因为每种元素只发射和吸收对应于该元素的特定波长的光,光谱仪可以测量产生光的物质中存在哪些元素。

陨石:一种来自外太空的石头或者金属物体,在穿越地球大气的过程中幸存下来,击中地球的陆地或者水域表面。陨石起源于小行星之间的碰撞。

在所有科学家希望回答的问题中,很少有问题能像“在我们的地球之外,是否有其他有生命的世界?如果是,有像人类一样拥有智慧的外星生物吗?”一样激动人心。宇宙中可能存在其他生命,是我八、九岁那会开始对天文着迷的原因之一。像很多孩子一样,我在游览本地(美国纽约市)天文馆的过程中获得良多,也痴迷于科幻电视和电影。我仍然记得我的英雄闪电戈登和扎尔科夫医生与残忍的铭在铭的母星蒙戈的大战。(译者注:闪电戈登是美国上世纪三十年代的一个太空冒险漫画故事。)

六十年后的今天,我作为一名天文学家,已经花费几乎整个职业生涯的时间去调查宇宙中生命问题的相关现象。我最近的研究聚焦于行星系统的起源和演化,包括我们最熟悉的行星系统——太阳系。大部分天文学家预想生命只能起源于行星,也许还是大小、组成(构成行星的材料)和温度类似地球的行星。地球、金星、火星和水星被称为“岩态”行星,因为它们几乎全部由固态物质构成,只有少量的气态物质(比如我们大气中的气体)。

本文的主要目的,是描述天文学家现在如何可以第一次测量构成围绕太阳以外其他恒星运行的岩石世界的“基本构成单元”成分。如果其成分与地球类似,那就可以合理地推断这些世界也许孕育着外星生命,也许还是与地球生命差别不大的生命形式。

在我年轻的时候,我们还不知道太阳系外存在任何别的行星,天文学家们讨论了如何寻找“系外”行星的技术。一种很显然的寻找系外行星的办法就是“直接成像”,也就是可以看到和拍摄围着其他恒星转的行星的照片,就像在夜空中可以看到金星和木星一样,用合适的仪器可以拍摄这些系外行星的照片(见图1)。当无法直接拍摄系外行星的照片时,天文学家可以改换其他技术,即通过行星对其绕转恒星的影响来揭示行星的存在。比如说,假如从地球上的望远镜看过去,行星正好从其恒星的前方经过,行星会挡住一小部分恒星光芒,这种变暗是可以测量的。在我们太阳系中,偶尔也会有从地球看过去金星从太阳前方经过的现象。2004年和2012年就发生了两次,成千上万的人们借助太阳望远镜目睹了这一现象(见图2)。(译者注:请勿使用任何望远镜直接观测太阳,请在专家指导下使用合适的滤光器材,以免造成严重伤害。)

图1。 亮星HR 8799和它已知的四颗巨型行星的图像。四颗行星分别为恒星右侧、上方和下方的亮点、以及左上角的那个较暗的点。恒星其实比行星亮很多很多,但这张图里恒星的光芒被一个恰当放置于恒星前方的遮盖物挡住了。因为这种遮挡并不是完美的,在图片中心可以看到残余的星光从遮盖物边缘透出。HR 8799以及它的四颗比木星还重的行星距离地球约130光年。(加拿大国家研究院、C。 马鲁瓦、凯克天文台)(AU=天文单位)
图2。 金星从太阳前方穿越,2012年拍摄于夏威夷哈雷安卡拉。金星是太阳圆面上黑色的圆点,其他不那么明显的特征是太阳黑子和太阳高能活动增强的区域。(由克莱中心天文台的罗恩·丹托魏特茨和威廉学院-霍普金斯天文台的杰伊·巴萨乔夫拍摄)

目前天文学家正在使用的、用来揭示地外岩石世界组成的最佳技术,不是较老的传统技术,而是包含了新东西。本文将描述这一使天文学家感到非常惊奇的新技术。通过分析来自恒星的光,我们可以学到更多有关这颗恒星是由什么构成、是否有行星围着它转动的知识。最大的惊奇也许是,一百年前,在天文学家懂得如何解释星光之前,这种技术就产生了首批关于系外行星系统存在的证据。该行星系统围绕着一颗叫做范马南2的恒星,该恒星得名于发现它的天文学家阿德里安·范·马南(AdriaanVan Maanen)。天文学家花了近百年的时间才有足够的天文和技术知识来理解这一证据,并认识到范马南2被一个行星系统所环绕。

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