霍金的預言要實現了?科學家拍下人類第一張系外行星照片

你可曾想象過,人類不遠萬里長途跋涉終于到了另一顆行星上,因為地球已經被毀滅了,這是人類最后的希望,也是科學家霍金的預言,人類終要逃離地球,去尋找另外的歸宿!

事實上科學家已經捕捉到了許多系外行星,但是許多人不知道的是人類首次直接拍下系外行星的照片,人類在朝向系外行星的道路上已經越來越近,這是否意味著霍金的預言要實現了?

這是一顆離地球幾十億公里的系外行星,其中一些可能含有可能讓它們擁有生命的元素。然而,探測系外行星是出了名的棘手,這就是為什麼當科學家第一次捕捉到系外行星的直接圖像時,令人興奮的原因。

系外行星是太陽系之外的行星。在過去的20年里,我們發現了數千顆系外行星,主要是通過nasa的開普勒太空望遠鏡。這些行星有很多大小和軌道,其中一些超大型行星靠近它們的母星,而另一些是冰和巖石行星,不過科學家只對一種特殊類型的行星感興趣,這種行星的大小與地球在宜居區內圍繞類太陽恒星運行的大小相同,但為什麼對這些特殊類型的世界感興趣呢?

這是因為宜居區是指行星溫度允許液態水進入海洋的條件之一,早在2016年8月的時候,科學家已經發現了這樣一顆圍繞半人馬座近鄰運行的行星。這顆被稱為近鄰b的系外行星的質量大約是地球的1.3倍,這表明該系外行星是一個巖石世界。

該行星也位于該恒星的可居住區,距離其主恒星僅750萬公里,每11.2個地球日繞一個軌道運行。因此,系外行星很可能被潮汐鎖定,這意味著它總是朝向主星相同的一面,就像我們只看到月球的一側離地球較近的一側一樣。

當然,從我們發現系外行星開始,系外行星直到20世紀90年代才得到確認。天文學家們之前多年都確信他們存在,這是因為太陽系的形成。

太陽系是怎麼形成的呢?這里是一個簡單的解釋,一個叫作原太陽星云的旋轉的氣體和塵埃云在其重力作用下坍塌,形成了太陽和行星,而物理定律角動量守恒意味著即將成為太陽的恒星應該旋轉速度越來越快,但是當太陽包含太陽系99.8%的質量時,行星有96%的角動量,年輕的太陽會有一個強大的磁場,其力線延伸到旋轉的氣體盤中,行星會從中形成與氣體中帶電粒子相連的場線,并像錨一樣減緩旋轉,大多數類似太陽的恒星旋轉緩慢,因此天文學家得出結論,它們也發生了同樣的磁場斷裂,這意味著它們一定發生過行星形成。這意味著行星一定是圍繞類似太陽的恒星而存在的。

1995年,科學家第一次確認發現了圍繞類似太陽的恒星運行的世界51 pegasi b,這是一顆木星質量的行星,距離恒星的距離是我們距離太陽的20倍,雖然現在你可以將望遠鏡對準太陽系中的一顆行星并捕獲它。

然而,對于系外行星來說,這并不那麼簡單,原因之一是這些系外行星離我們太遠,因此捕獲它們很困難。另一個原因是它們所環繞的恒星的亮度。因此天文學家是要如何探測系外行星呢?

事實上已知系外行星都是通過凌日法發現的,這種凌日方法是如何工作的呢?例如,日食是一種凌日,它發生在月球經過太陽和地球之間,就像遙遠的系外行星發生在系外行星凌日一樣,當日全食發生時,我們的太陽光從100%的亮度變為地球上幾乎為0%的亮度,然后在日食結束時變回100%的亮度。

但是,當科學家觀察遙遠的恒星以尋找穿越系外行星時,恒星的光最多可能會變暗幾%或幾分之一,但當行星繞其恒星運行時,恒星光線的輕微傾斜可以指向太陽系外行星的存在,所以恒星光線的下降是揭示系外行星的一個方便工具,天文學家必須開發出非常靈敏的儀器來量化恒星發出的光線,這就是為什麼天文學家尋找系外行星很多年了,直到20世紀90年代才開始發現它們。

除了凌日法以外,第二種最常見的發現系外行星的方法是通過多普勒光譜法,有時被稱為徑向速度法,也被稱為擺動法。擺動法是指,恒星及其系外行星圍繞一個共同的質心運動時,可以通過恒星光頻率的偏移來檢測質量中心的擺動。

這種偏移基本上是一種多普勒偏移,例如,這種效應使賽車引擎的聲音在賽車向你沖來時發出高音,在賽車向你沖去時發出低音。因此,當天文學家測量恒星光譜的周期性變化時,他們可能會懷疑一個重要的天體或一個大型的系外行星正在圍繞它運行,進而確認它的存在。

然而,擺動方法僅適用于發現巨大的系外行星,地球大小的行星無法通過這種方式被探測到,因為類地球物體引起的擺動太小,無法被觀測到用目前的儀器再次測量,使用這種方法將看不到類地系外行星。

還有一些系外行星是通過一種被稱為小暗物體微透鏡的方法被發現的,科學家們使用一種基于愛因斯坦廣義相對論的技術,即空間曲線中的物體,在它們附近傳播的時空光彎曲,因此這在某些方面類似于光學折射,就像把一支鉛筆放在一杯水中一樣,它看起來是彎折的,因為水折射了光。

著名的天文學家弗里茨·茲維基早在1937年就說過,星系團的引力應該使它們能夠充當引力透鏡,與星系團甚至單個星系形成對比,恒星和它們的行星并不是很大,從地球觀測者的角度來看,一顆恒星必須在另一顆更遙遠的恒星前面經過,這樣天文學家才可以測量被經過的系統彎曲的遠源發出的光,因而能夠區分中間的恒星和它的系外行星,這也是凌日和擺動方法的優勢。

對于探測系外行星來說,就直接成像技術上來講,通過這種方法觀測到的系外行星實際上是通過其他方法探測到的,后來通過儀器方面的進步天文學家已經能夠獲得系外行星的圖像。

最近,科學家首次使用直接成像過程發現了一顆系外行星,這顆新發現的系外行星2m0437b的大小是木星的幾倍,軌道是木星的兩倍,距離地球417光年,只有幾百萬年的歷史。它遠比我們太陽系中大約45億年前形成的行星年輕。由于它形成過程中釋放的能量,科學家們用斯巴魯望遠鏡發現了它。

2m0437b是一顆特殊的行星,因為它離地球很近,可以直接觀測到,不像其他只能間接觀測到的星球。夏威夷大學天文學研究所的訪問研究員平野章之首次使用斯巴魯望遠鏡發現了這顆行星,因為它只有幾百萬年的歷史。這顆新生的系外行星仍然相對溫暖,行星的形成過程約為127攝氏度。這意味著它能夠在紅外線探測中發出微弱的光芒,足以在417光年以外的地方看到。

科學家還發現這顆行星正在以大約100個天文單位的當前距離圍繞母星運行。一個天文單位是地球與太陽之間的平均距離,約為1.5億公里,由于它的母星在地球的天空中移動非常緩慢,確認斯巴魯觀測結果需要三年時間。然而,使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在軌道上探測和確認像2m0437b這樣的系外行星會更容易,所需時間也會更少。

它還可能獲得更多關于系外行星的信息,比如大氣層中的氣體,以及周圍可能形成衛星的圓盤的可能性等等。那麼你認為人類有希望能夠到達這顆行星嗎?歡迎留下你的看法!


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