運(yùn)轉(zhuǎn)中的51 Eridani b

這是一顆行星

在距離恒星96光年處運(yùn)行

本周（2021年10月12日），華盛頓大學(xué)圣.路易斯校區(qū)的行星地質(zhì)學(xué)家保羅.伯恩在推特上發(fā)布了這張令人驚喜的動畫。動畫中展示了距離我們96光年的系外行星51 Eridani b，它正圍繞著恒星51 Eridani運(yùn)行。動畫展示了這顆行星為期4年的自轉(zhuǎn)周期，20年的公轉(zhuǎn)周期。動畫中其主恒星已被遮蓋以阻斷恒星的炫光。

位于智利的雙子座行星成像儀捕捉到這一畫面。GPI是第一臺發(fā)現(xiàn)51 Eridani b的儀器，它于2015年發(fā)現(xiàn)了這顆行星。當(dāng)天文學(xué)家關(guān)注到這一行星時，他們發(fā)現(xiàn)51 Eridani b與年輕時候的木星有著許多相似之處。例如，它的質(zhì)量大概是木星的2倍，但是它還非常年輕，形成時間僅有2000年左右。相比之下，我們的太陽和地球形成已有45億年。相比于土星與太陽的距離，51 Eridani b距離其恒星較遠(yuǎn)。

類似我們的太陽系？

雙子星行星成像儀主要用于尋找和分析年輕的大型行星，就像51 Eridani b。這些行星圍繞著亮度達(dá)到5等級的恒星運(yùn)行，就像51Eribani，其亮度使得人們能夠在夜晚通過眼睛即可觀察到。2013年，由加利福利亞州斯坦福大學(xué)的物理教授布魯斯.麥金托什領(lǐng)銜的項目團(tuán)隊在智利8米 口徑的南雙子座望遠(yuǎn)鏡安裝了這一成像儀。在此次探索中，GPI的分光計展示了51 Eribani b大氣層中的甲烷氣體和水蒸氣，據(jù)此判斷，這顆系外行星有點像太陽系中的行星。與此同時，麥金托什表示：這顆行星確實很像木星形成的路徑。其所屬的整個恒星系統(tǒng)也可能像我們的太陽系。

天文學(xué)家相信像木星這樣的行星形成初期是一顆經(jīng)過幾百萬演化而形成的巨大核心，之后吸收大量氫分子以及其他氣體以形成其大氣層。因此，研究系外行星大氣層正日益成為天文學(xué)界首要的課題。麥金托什本周在伯恩的推特上與其他評論者進(jìn)行了有趣的交流。

51 Eridani b:推特截圖中的大型帶狀行星

底線：國際天文學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一顆距離我們96光年且類似年輕木星的系外行星。2021年，天文學(xué)家通過雙子座行星成像儀捕捉到了繞恒星運(yùn)行的51 Eribani b行星。

系外行星或系外恒星是指太陽系以外的行星。1917年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個可能是系外行星的線索，但是當(dāng)時并未得到承認(rèn)，直到1992年才得到首次證實。1988年首次探測到一顆與眾不同的行星，并于2003年得到證實。直到2022年1月1日，全球已確證系外行星系統(tǒng)3629個，其中808個行星系統(tǒng)含有2個以上的行星，總計證實4905顆系外行星。

有許多方式可以探測系外行星。過境測光計以及多普勒光譜發(fā)現(xiàn)了最多的系外行星，但是這些方式會遇到一個問題，即在觀測近恒星的行星時會產(chǎn)生明顯的偏差，因此，85%的系外行星探測點都位于潮汐閉鎖帶。在很多案例中可以看到，一個恒星周圍會圍繞著不同的行星，約五分之一的類太陽恒星的宜居區(qū)域便有一個地球大小的行星。假設(shè)銀河中有2000已億顆恒星，那我們可以猜測在銀河系中有110億顆可能宜居的地球狀行星，如果我們將具有行星繞行的紅矮星囊括其中，那這一數(shù)字將增長到400億顆。

相關(guān)知識

太陽系外行星，或簡稱系外行星（Exoplanet），是位于太陽系之外的行星。截至2021年10月20日，已經(jīng)被確認(rèn)的系外行星總共有4531顆，當(dāng)中約有四分之三是透過凌日現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的[5]。這些行星分屬3364個行星系，其中有778個多行星系[6]。開普勒任務(wù)已經(jīng)檢測到18,000顆行星候選者，包括262顆位于潛在適居帶的候選者[7][8]。

在銀河系，估計有1000億至4000億顆恒星（若每顆恒星都至少有一顆行星，將導(dǎo)致有1,000億至4,000億顆行星）[2][3][4][9]，不只在恒星周圍有行星，也有自由移動的行星質(zhì)量天體[10]，而已知最靠近的系外行星是比鄰星b。

幾乎所有已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的系外行星都在我們自己的銀河系內(nèi)，但是有少量的銀河系外行星可能可以被檢測出來。哈佛－史密松天體物理中心在2013年1月提出的一份報告中提到：估計在銀河系內(nèi)“至少有170億顆”地球尺度的系外行星[11]。

數(shù)百年來，許多哲學(xué)家和科學(xué)家都認(rèn)為在太陽系以外應(yīng)該也有行星的存在，但是沒有辦法知道行星有多普遍，或是與太陽系行星的相似度又是如何。在19世紀(jì)，許多的偵測方法被提出來，但最終所有的天文學(xué)家得到的結(jié)果都是否定的。第一個被確認(rèn)的檢測出現(xiàn)在1992年，發(fā)現(xiàn)有幾顆質(zhì)量類似地球的天體環(huán)繞著脈沖星PSR B1257+12[12]。

在主序帶恒星發(fā)現(xiàn)行星的第一個偵測結(jié)果出現(xiàn)在1995年，在鄰近的飛馬座51發(fā)現(xiàn)了以4天周期公轉(zhuǎn)一周的巨大行星。

由于觀測技術(shù)的進(jìn)步，自此之后偵測到的數(shù)量與效率迅速的增加[13]。有些系外行星被大望遠(yuǎn)鏡直接拍攝到影像，但絕大多數(shù)的系外行星都是經(jīng)由徑向速度測量檢出的[13]。除了系外行星，“系外彗星”（在太陽系之外的彗星）也被發(fā)現(xiàn)，也許在銀河系內(nèi)也是很普遍的[14]。

BY: Deborah Byrd

FY: 秋