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NASA 衛星發現 100 光年外潛在宜居星球 或有液態水、大小與地球相若

2020/1/8 — 13:19

周一在夏威夷檀香山舉行的冬季美國天文學會會議上,美國太空總署噴射推進實驗室 (NASA JPL) 宣布凌日系外行星巡天衛星 (TESS) 在距地球 100 光年外發現潛在宜居星球 TOI 700d ,其大小不只與地球相若,更位處其恆星的「宜居帶」範圍內,因此 TOI 700d 表面可能存在液態水,成為歷來發現首顆同時滿足此兩條件、或許能孕育生命的系外行星。

離地地最近的一顆恆星為比鄰星 (Proxima Centauri) ,兩者相距約 4 光年;2015 年 NASA 也曾指在 Kepler-452 星系,發現一個無論軌道、大小以至與恆星距離都最似地球的系外行星 Kepler-452b ,外界都稱之為「地球 2.0」,但 Kepler-452b 距地球有 1,400 光年。

NASA 指,TESS 專門被設計成尋找圍繞恆星運行、與地球大小相若的行星。不過, TESS 最初對 TOI 700d 的恆星即 TOI 700 有錯誤分類,使圍繞其公轉的行星觀察起來更大更熱,但數個業餘天文學家包括高中生 Alton Spencer 與 TESS 團隊合作,發現到該個誤差。

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有參與研究的芝加哥大學研究生 Emily Gilbert 指,在修正恆星大小誤差後,意識其他行星的體積變小,最外一個體積更與地球大致相同,且位於宜居帶內。發現後來亦被史匹哲太空望遠鏡 (Spitzer Space Telescope) 確認。

之前 NASA 的開普勒任務也找到多個位處於行星系統內適居帶的行星,但這是 2018 年發射的 TESS 首度有類似發現。

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TESS 會掃描特定天空範圍,檢測是否有行星等物體在恆星前方經過,從而導致恆星光度暫時下降,從而推斷行星的存在、大小和軌道。

TESS 新發現的恆星 TOI 700 體積僅有太陽的 40% ,也只有大陽一半的熱度,並有 3 個行星圍繞其公轉,暫時分別命名為 b 、 c 與 d ,只有 d 是落於稱為古迪洛克區 (Goldilocks zone) 的宜居帶,即離恆星剛好的位置,其溫度可容許液態水的存在。

Credit: NASA Goddard Space Flight Center,

Credit: NASA Goddard Space Flight Center,

TOI 700 d 則比地球大約 20% ,並在 37 天內完成公轉恆星一周,其從恆星接收到的能量,大約相當於地球從太陽接收到的 86% 。至於其表面由甚麼物質組成仍有待調查。

現時團隊已根據 TOI 700 大小與種類製作模型,推算 TOI 700 d 的大氣成份與地表溫度。根據其中一個模擬, TOI 700 d 可能被海洋覆蓋,並有密度高、主要由二氧化碳組成的大氣層,這種大氣層類似於早期火星一樣。

另外, TOI 700 d 存在潮汐鎖定 (tidal locking) 現象,永遠以同一面朝向恆星,情況如地球與月球一樣,也因此 TOI 700d 的氣候型態可能與地球有極大差異。另一摸擬曾顯示,無面向恆星一邊的 TOI 700 d 一直被雲層覆蓋。天文學家將會用其他儀器觀測該行星,以獲得新數據,印證 NASA 那一個模型是正確。

在會上, NASA 團隊又宣布 TESS 觀察到一個環聯星運轉行星 (circumbinary planet) TOI 1388 b ,該行星會環繞兩顆恆星運轉,並每 95 天完成公轉恆星一周,亦是 TOI 1388 系統中唯一的行星。 TOI 1388 b 體積是地球的 6.9 倍,幾乎與土星相若,因此不太可能是宜居星體。

該兩顆恆星則每 15 天互相完成繞軌一周,其中一個比太陽大約 10% ,另一個比太陽溫度低、暗淡,並且只有太陽質量的三分之一。

TOI 1338 b 由高中學生 Wolf Cukier 確認存在,他於去年夏天在 NASA 實習。環聯星運轉行星非常難被發現,現時只確認有約 24 個存在,在 1993 年才首度有人發現這種行星。

來源:
Science Alert, NASA Discovers Potentially Habitable Earth-Sized World in Star's 'Goldilocks' Zone, 7 January 2020

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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