它的名字不怎么朗朗上口,但 HD 189733b 是今年的明星行星。HD 189733b 是一颗围绕黄矮星运行的气态巨行星,距离地球约 63 光年,它是天文学家首次能够制作出天气图的外星行星(extrasolar planet 的缩写)。这张地图是由哈佛大学 Heather Knutson 领导的一个团队在 5 月份制作的。
这张天气图是从美国宇航局斯皮策空间望远镜捕捉到的红外光谱数据中提取的,显示 HD 189733b 的大气层充斥着超音速风,最高温度约为 1700 华氏度。这颗行星似乎太热太狂暴,无法支持我们已知的生命形式,但既然天文学家现在知道如何研究一颗外星行星的大气层,他们就准备尝试将这种技术扩展到其他可能更宜居的行星。“我们没想到能在 10 或 20 年内做到这一点,”Knutson 说。“看看我们是否能做到更小的行星,这令人兴奋。”
HD 189733b 引起关注的另一个原因。在 Knutson 的团队发布天气图两个月后,一个由欧洲、亚洲和美国天文学家组成的团队也利用斯皮策数据,做出了同样具有开创性的观测:这颗炙热、狂风肆虐的巨行星的大气层中含有水蒸气的典型光谱特征——这是外星 H2O 的第一个令人信服的证据。尽管预计这类行星的大气层会有水,但这一发现展示了天文学家探测水的新能力,这是寻找地外生命的一个必要步骤。
“水是最普遍的分子之一,”加州大学圣克鲁兹分校的天文学家 Greg Laughlin 说,他开发了外星行星的理论模型。“如果它不在那里,那就难以理解了。这些光谱如此令人兴奋,是因为我们可以实际测量其他恒星周围的大气特性。”
天文学家们在谈论 HD 189733b 时兴高采烈。它是已知最接近的“凌星外行星”之一,它直接穿过其宿主星与地球之间的视线。在凌星过程中,它会部分阻挡来自恒星的光。当行星经过时,从行星周围流过的星光会向地球上的天文学家的望远镜和光谱仪传递有价值的信息——比如行星的大小及其大气的化学成分。
HD 189733b 并非 2007 年唯一上榜的外星行星:一颗被称为 TrES-4 的炽热、蓬松的庞然大物成为了宇宙中已知最大的新世界。TrES-4 以及过去 12 年发现的约 250 颗奇特行星,正在挑战甚至革新天文学家关于行星和行星系统如何形成的假设。“我们不够有想象力,”哈佛大学天文学家、DISCOVER 杂志 2007 年年度科学家 David Charbonneau 说。“银河系在创造行星方面的想象力比我们丰富得多。”
今年关于 HD 189733b 的发现,无论是天气还是水,都表明寻找地外类地行星——从而寻找我们太阳系以外的生命——已经迈出了新的一步。技术终于跟上了美好的愿望,天文学家现在需要找到一颗合适的岩石行星来测试它。
四月份,他们几乎得到了机会。当月推出的一颗外星行星 Gliese 581c,让天文学家惊讶的不是它的奇异,而是它的熟悉。与木星大小的 HD 189733b 不同,Gliese 581c 的大小只比地球略大。它的尺寸表明,它也像地球一样,是一颗岩石行星。它在所谓的“金凤花”(Goldilocks zone)区域绕其恒星运行,这个区域的温度既不太热也不太冷,类地行星可以在其中接收到类似的能量。
然而,尽管有早期的炒作,Gliese 581c 并非“外星地球”:它可能更像金星,具有失控的温室效应。据信这颗行星不会凌星,因此天文学家们短期内无法绘制出它的天气图。尽管如此,Laughlin 说,Gliese 581c 标志着寻找宇宙生命的里程碑,而其他潜在的“外星地球”候选者也为期不远。
“这正是该领域一直指向的方向,随着时间的推移,我们找到了质量越来越低的行星,”Laughlin 说。“在未来一两年内,我们将拥有一颗你可以理直气壮地说它有可能宜居的行星。”
行星猎人们正争先恐后地寻找它。Charbonneau 和他的团队正在亚利桑那州建造一个搜寻岩石行星的望远镜网络;Laughlin 是一个在加州建造自动观测站的团队的一员。今年早些时候,欧洲航天局的 COROT 卫星发现了它的第一颗外星行星,而 NASA 耗资 5.5 亿美元的 Kepler 任务,迄今为止最灵敏的行星搜寻器,定于 2009 年发射。
根据 Geoff Marcy 的说法,他的行星猎人团队在过去一年中仅使用多普勒方法就发现了 28 颗外星行星,可能有数亿颗行星有待发现。“我们的调查显示,[银河系中] 10% 的恒星拥有行星系统,但这被低估了,”Marcy 说。“如果我们推断到类地行星,可能会有大约 1000 亿个行星系统。”
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