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女作者丨黃金

「太陽系」擁有八大行星和300多顆衛星,它們都圍繞太陽有序運轉,但是早期的太陽系,形成之初並非如此,太陽系經歷過一段漫長而激烈的演變。我們今天看到的太陽系,是早期混沌狀態最終的倖存者,在未來混沌狀態還會捲土重來,太陽系自誕生之日起,就是按照同樣的方式運轉。

系外行星系

銀河系擁有數十億顆恆星,太陽就是眾多恆星的其中一顆,行星和衛星繞著太陽運轉,構成了太陽系。太陽系是一個難得的行星系,在其它恆星周圍,還有沒有類似的行星系呢?

答案:肯定有。

銀河系包含大約2000億顆恆星,其中很多恆星都擁有各自的行星,擁有八大行星的太陽系,並非獨一無二,宇宙中還有數十億其它行星系存在。類似的恆星及其行星系,而且不止一顆行星圍繞恆星運轉,甚至是兩顆、三顆、四顆,行星以族群的形式出現,與太陽系的情形別無二致。

舉例說明:

在距離地球約2.6萬光年的銀河系,發現一個擁有7顆行星的系外行星系統·“Trappist-1”行星系統,該恆星系統位於“寶瓶座”。這也是第一次發現包含7個地球大小行星的行星系統,這是已知擁有類地行星最多的行星系統。

圖解:“Trappist-1”恆星系統

系外行星的種類

存在於太陽系以外的行星,俗稱“系外行星”,圍繞一顆或者兩顆甚至三顆恆星執行的行星,而這顆恆星並不是太陽,在這些星系中,有許多恆星是擁有著自己的行星系統,與我們的太陽系一樣(太陽、八大行星、衛星等)。

系外行星離我們非常遙遠,我們除了能知道它們的大小和與其恆星的距離之外,對它們知之甚少。根據目前的觀測資料可以對系外行星進行分類,大多數已知的系外行星總共分為3大類、18個類別、 6種品質(大小)和3種溫度歸類。

3大類:

第一類:與地球類似的,有著堅硬石質外殼的歸納為“類地行星”,通常這類行星的衛星非常少。第二類:“類木行星”,也叫“巨行星”。這類行星的體積都非常大,而且沒有固態的外殼,主要是由氣體組成,“類木行星”的另一特點是它們都有“環”(與土星一樣擁有一個環),並且行星的衛星眾多。第三類:“類冥天體”這類行星的體積非常小,且離恆星非常遙遠,擁有與“冥王星”相似的軌道,並透過與其它行星的軌道共振,使之得以穩定,切合3:2軌道共振的天體,這類天體被稱為“類冥天體”。

6種品質(大小):

第一種:Miniterrans:品質小、沒有大氣的行星,像水星和月球那樣形狀為球形的行星。第二種:Subterrans:大小約與火星近似的行星。第三種:Terrans:大小與地球和金星近似的行星。第四種:Superterrans:比地球大,但比海王星小的行星。第五種:Neptunians:與海王星和天王星大小近似的行星。第六種:Jovians:和木星和土星一樣或更大的行星。

溫度歸類:

高溫區:這類系外行星:由於離它們的恆星太近,因此溫度太高而導致無法存在液態水。溫暖“宜居”區:這類的系外行星:行星因與其母星保持“恰當”的距離,從而擁有液態水和大氣層,正好處於生命可以形成的區域。寒冷區:這類的系外行星:離其恆星太遠,溫度太低,水會完全凍結成冰。

2019年美國宇航局(NASA)以短片的形式公佈了至今發現的所有4000多顆系外行星。其中有3000多顆都是通過“凌日法”發現的,這種方法比較常見也很簡單。

系外恆星系的誕生

系外行星都十分巨大,並且比木星還要大得多,有些行星軌道混亂,有些逆向而行,還有一些飛速衝向數十億公里外的太空,然後再俯衝回來,另一些離恆星太近的行星表面發生了汽化。

恆星系包含結構、大小、品質各不相同的行星,太陽系只是數千個行星中很普通的一個,也許每一個恆星系都各有特色,但是它們都有一個共同點,那就是每個恆星系最初都只是一顆恆星。

恆星誕生

恆星在充滿氣體和塵埃的雲層中誕生,這些雲被稱為“星雲”,超新星發生了爆炸,猛烈衝擊了平靜的分子云,並將這些分子云粉碎。壓縮,最終被引力所掌控分子云就會收縮,吸入越來越多的氣體,形成一個巨型旋轉圓盤,位於中心的引力將分子云壓縮成一個高溫緻密的球體,球體的溫度越來越高,導致氣體中的原子開始熔化,恆星開始燃燒,其餘的塵埃和碎片形成了一個圍繞恆星旋轉的圓盤,這些就是未來行星,衛星,彗星以及小行星的萌芽。

行星的誕生

在太空零重力條件下,塵埃離子不會四散懸浮,而是會聚整合一團,宇宙塵埃就是這樣形成了行星,塵埃粒子會碰撞並粘連在一起,形成更大的塵埃團,接著形成巖塊,最終會形成巨石, 巨石越大引力就越強,它開始吞噬周邊的一切,從而越長越大,巨石變得更大更重,吞噬的巖塊也越來越大,巨石變成了行星。

發現系外行星和系外恆星的最簡單方法

就是一顆行星當它從母恆星前面經過的時候,會觀測到這顆恆星的亮度會突然下降。

原理為:如果一顆行星從母恆星盤面的前方橫越時,將可以觀察到恆星的視覺亮度會略微下降一些,這顆恆星變暗的程度取決於行星相對於恆星的大小。

目前很多系外行星的發現都得歸功於“凌日法”,這些行星有諸多可研究分析的特徵,從中分析該行星是否存在生命宜居條件。

結語

TESS全稱是凌日系外行星巡天望遠鏡,是美國新一代“系外行星搜尋獵人”太空望遠鏡,能夠全天域搜尋鄰近太陽系的潛在宜居行星,該望遠鏡平均每隔13.7天環繞地球一週,這將極大的改變天文學家對地球周圍外星世界的理解和認識,併為新一代望遠鏡掃描尋找生命跡象提供目標,在短短1年多的時間裡,TESS已確認發現了1200多顆候選系外行星,其中29顆已被天文學家證實是系外行星,基於TESS望遠鏡同時搜尋數萬個恆星系統的獨特能力,預計它能發現1萬多顆系外行星。

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