迄今為止,科學家們在宇宙中發現了許多種恆星,也發現了五花八門的行星。我們對這些行星上孕育生命的可能性提出了不同的猜測,甚至對一些和地球相差很多的天體都寄予孕育生命的希望。但無可否認的是,根據人類的所知,類太陽恆星和類地行星的組合,仍然是唯一被發現擁有生命的系統。
正因如此,科學家們對於宇宙中位於類太陽恆星周圍的行星尤其感興趣。最近,在一顆名為TOI-1233的類太陽恆星周圍,科學家們一口氣發現了5顆系外行星,這令他們非常興奮。
凌日外行星勘測衛星(TESS)是NASA在2018年發射升空的太空望遠鏡,其主要使命就是透過凌日法尋找系外行星,該專案主要由麻省理工學院領導。正是該校卡夫利天體物理學和空間研究所的天文學家Tansu Daylan所領導的科學團隊,發現了TOI-1233周圍的行星。
所謂的凌日法,就是指系外行星在執行到其宿主恆星和地球之間時,會對宿主恆星的光芒造成輕微的干擾。透過這種干擾,科學家可以確定系外行星的存在及其公轉週期。研究團隊首先利用TESS發現了凌日的現象,然後透過其他望遠鏡和觀測手段進行驗證,最終確定發現了它的四顆行星。
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這無疑是一個好訊息,因為TOI-1233距離我們大約210光年,並不算遠。而且,它和我們的太陽一樣,是一顆G型主序星,也就是所謂的黃矮星。如果它周圍的行星是位於宜居帶的類地行星,那麼無疑將擁有很大的可能性可以孕育生命。
觀測結果表明,事情並不會盡善盡美。這四顆系外行星中只有一顆是類地行星,也就是所謂的超級地球;而另外三顆是比海王星略小的氣體行星,也就是迷你海王星。
有趣的是,僅僅一天之後,另外一支科學家團隊宣佈,他們利用歐洲航天局的表徵系外行星衛星進行觀測時,也在TOI-1233周圍發現了一顆系外行星,而且是和Daylan團隊所發現的完全不同的一顆系外行星。也就是說,我們在這個系統中,已經發現了5顆系外行星!
新發現的這顆行星也是一顆類地行星,和另外四個兄弟一樣,它也非常靠近宿主恆星,距離僅0.17個天文單位,公轉週期29天。
同樣是個遺憾的訊息,新發現的行星也不可能孕育生命。即便如此,對於科學家們來說,它們仍然非常有研究的價值。
由於距離宿主恆星非常近,它們的公轉週期短,因此凌日的現象會經常出現,而這也是人類研究系外行星的重要渠道。
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(圖片說明:TOI-1233五顆行星的藝術圖)
當凌日現象出現時,TOI-1233發出的光會有一部分透過行星的大氣層傳到地球。我們知道,恆星發出的光是白光,也就是包含著各個波長的顏色。在經過這些大氣層的時候,有些波長的光會被某些特定的元素吸收,透過對這樣的光進行觀測和分析,科學家就可以分析其內部有哪些物質,瞭解系外行星的大氣層資訊,這就是研究系外行星的光譜法。
因此,即使相隔幾百甚至幾千光年,科學家仍然可以透過光譜法瞭解系外行星大氣層內是否有氧氣、水蒸氣、二氧化碳、甲烷等物質。而透過這些資訊,我們就可以進一步推測這顆行星是否有可能孕育生命。對於航天技術還非常有限的人類來說,這樣的分析方法是我們僅有的重要手段。
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而且,和其他行星系統相比,TOI-1233和它的行星距離我們非常近,而且也相對比較明亮。在它所在的範圍內,TOI-1233幾乎是最亮的一顆類太陽恆星。這也使得它產生的光譜更加明亮,所以對它的光譜研究相對來說更加容易和明顯。
TESS作為一顆利用凌日法尋找系外行星的太空望遠鏡,本身並不具備光譜觀測的能力。但是,透過它尋找到的系外行星,是可以藉助其他望遠鏡來進行光譜分析的。望遠鏡之間不同功能的相互配合,成就了人類對於系外行星的瞭解。
以TOI-1233周圍的系外行星來說,這是TESS發現的一個絕佳觀測物件,隨著NASA未來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和南希·羅曼太空望遠鏡發射升空,科學家們也將更加了解這個系統。
而且,根據研究人員的報告,由於第五顆被發現的行星在執行速度上有些怪異,這意味著TOI-1233可能還有更多的行星,而未被發現的行星或許就位於宜居帶內。隨著人類觀測能力的不斷提升,這個問題的答案也將很快揭曉。