太阳系之外有生命吗?如果有的话,我们最有可能找到它的地方可能是附近的三颗类地系外行星。
一个由麻省理工学院、比利时Liège大学和其他地方的天文学家组成的国际团队首次探测到三颗围绕一颗超冷矮星运行的行星,距离地球只有40光年。这些星球的大小和温度与地球和金星相当,是迄今为止发现的太阳系外生命搜寻的最佳目标。研究结果发表在今天的杂志上大自然。
科学家们使用TRAPPIST(凌日行星和星子小型望远镜)发现了这些行星,这是一台60厘米的望远镜,由智利Liège大学操作。TRAPPIST被设计用来聚焦附近的60颗矮星——非常小、很冷的恒星,它们非常微弱,以至于光学望远镜看不到。比利时科学家设计了TRAPPIST来监测红外波长的矮星,并搜索它们周围的行星。
该团队将望远镜聚焦在这颗超冷矮星上,2质量j23062928 - 0502285它现在被称为TRAPPIST-1,是一颗木星大小的恒星,只有太阳的八分之一大,温度要低得多。从2015年9月开始的几个月里,科学家们观察到这颗恒星的红外信号有规律地轻微减弱,这表明有几个物体从这颗恒星前面经过。
通过进一步的观察,该团队确认这些物体确实是行星,大小与地球和金星相似。最里面的两颗行星绕恒星公转的时间分别为1.5天和2.4天,尽管它们分别接收到的辐射量只有地球从太阳接收到的辐射量的4倍和2倍。第三颗行星围绕恒星运行的时间可能在4到73天之间,而且可能比地球受到的辐射更少。考虑到这三颗行星的体积和距离它们的超冷恒星的距离,它们可能都有温度远低于400开尔文的区域,这一范围适合维持液态水和生命。
由于该系统距离地球只有40光年,合著者、地球、大气和行星科学系博士后Julien de Wit说,科学家很快就能研究这些行星的大气组成,并评估它们的宜居性,以及这个行星系统中是否真的存在生命。
德威特说:“这些行星距离我们如此之近,它们的恒星又如此之小,我们可以研究它们的大气层和成分,并在我们这一代人的时间内进一步评估它们是否真的有人居住。”“所有这些都是可以实现的,而且现在触手可及。这是该领域的头奖。”
一次冒险,得到了回报
在很大程度上,今天的系外行星任务都集中在寻找明亮的类太阳恒星周围的系统。这些恒星发射可见光波段的辐射——通常是黄色波长——可以用光学望远镜看到。然而,由于这些恒星非常明亮,它们发出的光可以盖过来自行星的任何信号。
相比之下,冷矮星是发出红外波段辐射的微弱恒星。因为它们非常微弱,这些微小的红色恒星不会掩盖行星的信号,这让科学家有更好的机会探测绕轨道运行的行星。然而,今天的大多数任务都没有优化到可以观测这类恒星。
“这意味着他们无法探测到这些恒星周围的行星,”德威特指出。“所以你必须用特殊的仪器和探测器设计一个完全不同的调查——这是有风险的。”
该研究的主要作者,来自Liège大学的Michael Gillon和Emmanuel Jehin冒着这个风险建造了TRAPPIST,这是一种概念验证望远镜,可以观察60颗附近的小型超冷恒星。
“它不像开普勒太空望远镜那样一次观测10万颗恒星,”德威特说。“你花时间在其中的几个问题上,一次一个。其中一个成功了。”
“世界在波长上发生了变化”
根据他们的观察,科学家们确定这三颗行星都可能是潮汐锁定的,有永久的昼夜面。离恒星最近的两颗行星可能白天的一面太热,夜晚的一面太冷,不适合任何生命形式。然而,在这两颗行星的西侧可能有一个“甜蜜点”——一个仍然接受日光,但温度相对较低的地区——可能足够温和,足以维持适合生命生存的条件。第三颗行星,离它的恒星最远,可能完全在宜居带内。
至于下一步,德威特说,目标很明确。
“现在我们必须调查它们是否适合居住,”德威特说。“我们将调查它们拥有什么样的大气,然后寻找生物标志物和生命迹象。我们在全球和太空中都有设备帮助我们,从紫外线到无线电,所有不同波长的设备,告诉我们我们想知道的关于这个系统的一切。很多人会玩这个(系统)。”
这项研究部分由比利时科学研究基金、欧洲研究委员会和美国宇航局资助。
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