UFO中文网

 找回密码
 注册会员

QQ登录

只需一步,快速开始

快捷导航
搜索
查看: 864|回复: 0

探索五大奇特的系外行星

[复制链接]
发表于 2016-4-7 00:35:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
科学家正在搜寻比以往发现的任何系外行星都更奇异的行星。这里介绍的是其中5类可能即将浮现的奇异行星,但迄今为止,它们依然存在于科学家的想象中。
直到20世纪90年代,科学家可以确定存在的行星就只是太阳系里的行星。但随着环绕脉冲星(巨恒星爆发后剩下的、依然在燃烧的灰烬)运行的首批系外行星(太阳系以外的行星)被发现,并且很快又发现了非常靠近其母恒星运行的气态巨行星,所以这种狭窄的观念也就被永久地改变了。这些奇异的系外行星,与科学家之前想象的任何行星都大相径庭。

自那以后发现的多种多样的系外行星,不断让科学家惊诧。其中既有同时沐浴在4颗恒星光辉中的系外行星,也有离开了故乡恒星系统、在星际空间流浪的孤独行星,还有其母恒星年龄还不到100万年的系外行星。科学家指出,发生在我们所在的太阳系里的事情,对于预测其他恒星周围的情况没有什么用,因为我们期望其他恒星周围的行星与太阳系行星差不多,但前者却一直出乎我们预料。

过去3年中所发现的系外行星的数量,比之前任何时候都多。迄今为止,已知的系外行星数量已接近2000颗。科学家推测,系外行星将会带给我们的惊喜还会更多。系外行星到底会有多么奇特?这方面的猜想不断被实际探测数据刷新。科学家承认,在实际探测系外行星之前,他们不可能知道系外行星的多样性到底如何,也不可能了解系外行星的架构到底是怎样的。
按捺不住等待实际探测结果的科学家,正忙于想象未来可能发现的一些极度怪异的系外行星类型。对科学家来说,这当然不是凭空乱想或搞着玩的。弄懂大自然创造行星的能力,对于比较太阳系行星与系外行星来说至关重要。在科学家设想的这些系外行星中,有许多会挑战我们对行星形成过程的理解,还可能挑战我们对“什么天体才算是行星”这一武断的标准。另外,我们对于可居住行星可能会形成于何处的思考,难以避免地以地球为标准,而奇异系外行星的发现,无疑会扩展我们在这方面的视野,因此有助于寻找外星生命。
现在,就让我们一起来看看科学家相信会在未来几年中发现的5种奇异的系外行星类型。



0013d303891b144b20202b.jpg


类型一 双行星:宏伟的华尔兹:两颗行星彼此环绕


在我们的太阳系中,大行星彼此远离,又各自被小得多的卫星环绕。科学家认为,这种架构形成的原因是:聚集在环绕年轻恒星的原行星盘中的尘埃团,演化成岩石块;这些岩石块在轨道中大量吸收物质,最终成为行星;于是,卫星从环绕行星的剩余物质中形成。或者,在太阳系形成过程中,天体之间乱碰乱撞,撞出的材料最终聚合成卫星。
然而,卫星的形成还有第3种路径。一种被广泛接受的模型指出,一颗像火星的天体撞进原始地球,撞出的材料聚合成今天的地球卫星——月球。可是,如果这两颗天体当时经历的撞击并非如此壮观,它们最终就可能成为关系稳定的伴星——一对彼此环绕的双行星。

一旦找到双行星,就可能揭示羽翼未丰的太阳系初期的动荡童年,还可能证明这一点:产生月球的那种碰撞,其实也是一种可行的行星形成路径。换句话说,至少在一些情况下,通过大小相仿的大天体的近距离相遇,也可以形成行星。对科学家来说幸运的是,当系外双行星从其母恒星前方经过,且部分遮挡母恒星的星辉(这被称为凌日)时,美国宇航局的“开普勒号”空间望远镜及其他旨在找寻系外行星的探测任务,将很容易探查到凌日信号。

毫无疑问,最耐人寻味的系外双行星是一对类地球行星。试想一下,如果地球近旁有一颗可居住的地球孪生星,并且那颗星球上存在可进行空间旅行的智慧生命,那么这两颗星球会不会交战呢?这可是科幻小说的好题材哦。


zira20160313-1-l.jpg
多颗行星占据同样的轨道。这虽然不符合对行星的常规定义,但可能是一种事实。


类型二 聚会行星:多颗行星共享一个公转轨道


太阳系中众行星坚守各自不同的公转轨道环绕太阳运行,它们能够容忍除了自己的卫星之外的伙伴。例如,出没于拉格朗日点的特洛伊小行星就是这样的伙伴。在拉格朗日点,行星及其母恒星的引力相互抵消。随着行星转动,这些点位也随之移动,并在此过程中裹挟着它们的居民——特洛伊小行星。木星率领一大群特洛伊小行星环绕太阳。地球实际上也有一颗自己的特洛伊小行星——一块被称为“2010 TK7”的小岩石。
在理论上,没有理由不让行星大小的天体把自己也安排在如此复杂的架构中。根据科学家的最新模拟,多个地球大小的可居住世界有可能共享一个“聚会轨道”。也就是说,它们与母恒星的距离都差不多。不仅只有两颗聚会行星在跳探戈,而且可能会有3~6颗行星在聚会、共舞。

聚会行星系统可以稳定几十亿年,前提是在这个拥挤的轨道舞团队两边不能有造成引力扰动的天体,不能打乱行星探戈的精确“编舞”。科学家相信,拥有非常相似的轨道周期的多颗行星是完全可能的。但不太清楚的是,一个恒星系统中的大部分行星原材料,究竟怎样聚集到一个由彼此联系紧密的多颗行星组成的团队中。这个问题的棘手之处并不在于轨道稳定性够不够,而在于宇宙空间是否允许形成这样的行星团队。

美国“开普勒号”望远镜团队2011年报告说,他们发现了两颗轨道周期相近的行星存在的迹象。但进一步检验发现,其中一颗行星的轨道周期比另一颗多了1年,这说明这两颗行星的轨道周期根本就不同,因而它们位于不同的轨道。要想找到聚会行星,继续对“开普勒号”的探测数据进行分析依然是最好的途径。尽管如此,未来的凌日探测任务——例如美国宇航局的“凌日系外行星调查卫星”(TESS)和欧洲空间局的“行星凌日及恒星摆动”(PLATO)也可能在这方面幸运立功。
一旦证实存在共轨的行星,就将推翻目前的一个教条:行星必须保持自己的轨道中没有其他大天体。正是这个教条,导致冥王星在2006年被逐出行星俱乐部。聚会行星还可能“异花传粉”,这是因为陨石撞击所炸出的岩石中可能携带坚韧的遗传物质。这样一来,聚会行星就可能共享基因谱系,但它们各自的独特环境却会驱动生物沿着不同的路径演化。也就是说,在两颗聚会行星上,进化历程有可能是不同的。


zira20160313-2-l.jpg
诞生于遥远轨道中的气态行星,向着母恒星迁徙。越来越强烈的热量,最终会让行星大气层蒸发、消失,把行星的冰冻内核表层解冻成支持生命的海洋。

类型三 蛋形行星:岩石行星被挤压成极端形状


气态巨行星WASP-12b与其母恒星之间的距离是如此之近,因而这颗行星被恒星强热灼烧,以至于强大的恒星引力把它扭曲成膨胀的椭圆形。科学家研究了这样的潮汐变形会怎样影响像地球这样的岩石行星。他们的计算表明,一颗类似地球的系外行星,在其赤道部位可能被拉伸直径的20%,最终被母恒星撕裂成两半。
如果橄榄球形状的行星被证实存在,对行星科学界来说就会是一个福音。非球形行星可能会告诉我们有关行星内部的大量信息。行星回应母恒星引力压力的方式,将对我们了解行星的构成提供一种全新方式。事实上,挤压某个物体,是了解其内部的一个便捷手段。比如,在水果店里用手挤压一只西红柿或一只桃子,就能知道它的成熟度。与此类似,通过行星被压扁的程度,科学家能确定这颗行星大部分是由岩石还是气体组成的。因为相比气态行星,岩石行星更可能存在生命,所以测量一颗行星的柔性有助于确定这颗行星支持生命存在的潜能。另外,椭球形行星不同部位的大气层所感受到的引力大小不同,因而可能形成难以预测而又有趣的气候。
让我们做好准备,因为这些蛋形世界有可能从尚待处理的“开普勒号”探测数据中突然浮现,或者,甚至被像TESS这样的空间仪器或计划在未来10年中建造的地面望远镜探查到。


6d2c999dgbe58be9eb280&690.jpg

类型四 螺旋行星:引力的俘虏:在双恒星之间被抛来抛去


就算是由理论学家想象的最怪异的行星,也依然沿袭传统思路:它们的近似圆形的轨道位于一个平面上。但螺旋行星显然不属于这个范畴。尽管令人匪夷所思,螺旋行星却可能存在于一种轨道“监狱”里:它们在双星系统中两颗恒星之间的轴线附近作螺旋式运动,被两颗恒星的引力时而拉向一侧,时而又拉向另一侧。一些科学家相信,螺旋行星代表着一种全新的、尽管是猜测性的却又是可以稳定的行星轨道类型。
开普勒-15是一个由一颗橘矮星和一颗红矮星组成的双恒星系统,它距离地球200光年。科学家模拟了在这两颗矮星(矮星也属于恒星)之间作螺旋运动的行星状况。在不到地球上一周的时间里,这颗行星就可能在其圆锥形轨道中完成一次疯狂的翻筋斗转圈运动。这会颠覆传统定义的“一年”:如果螺旋行星真的存在的话,它的一年还不到地球上的7天。
不难设想,螺旋行星上的季节转换只需地球上的几天就能完成。如果螺旋行星上存在生命,那么它们会目睹宇宙中最怪异的夜空之一。在到达螺旋轨道的一个尽头、开始朝着另一颗恒星移动时,距离螺旋行星上的“目击者”最近的那颗恒星在天空中的方向,看上去会突然反转。有科学家戏谑地说:“我真希望螺旋行星上的外星人能够适应这种现象,而不是每一次都被它吓呆。”
zira20160313-3-l.jpg
气态巨行星被拉向母恒星。在此过程中,行星的稠密大气层被烤干,从而暴露出隐蔽的岩石行星核。
恒星会怎样强迫螺旋行星进入这样一个反常规的轨道?这一点仍不确定。但如果一颗离开母恒星而在宇宙空间流浪的孤独行星被双恒星的引力俘获,它就最可能变成一颗螺旋行星。虽然利用凌日探测法可能看得见螺旋行星,但想辨识它的螺旋本质则要困难得多。寻找螺旋行星的一种更好的方式是通过引力波。所谓引力波,是由爱因斯坦的广义相对论预测的时-空上的涟漪。螺旋行星应该会产生能暴露自己行踪的引力波。在由交互恒星产生的背景信号中,这样的引力波会很显眼。但要想对来自任何源头的引力波进行直接探测并不容易,所以现在还不可行。而如果使用更精确的仪器,说不定有朝一日就能让螺旋行星原形毕露。

7-130R10ZGbP.jpg


类型五 地狱行星:裸露的行星——它们的大气层已彻底蒸发


随着恒星-行星系统的演化,众行星彼此间施加引力,这意味着它们逐渐朝着母恒星移动,或者离开母恒星而去。这一个被称为迁徙的过程,有助于解释银河系中为什么会有大量像海王星或木星那么大的行星占据着距离其母恒星很近的轨道。这些质量极大的系外行星一定是在远离其母恒星的地方形成的,否则的话,恒星的辐射就会阻止行星原材料聚合成行星。随着在迁徙过程中挪近“熔炉”(温度极高的恒星),恒星辉光最终会把行星大气层蒸发殆尽,让行星只剩下岩石内核。这一行星内核隐秘处被剥开的现象,被科学家称为“地狱化”。
有两种地狱行星被科学家认为值得研究和相对容易探测。其中第一种是“可居住蒸发内核”:低温且较小的类海王星行星,朝着母恒星的可居住地带(恒星周围温度不太高也不太低,允许行星表面存在液态水,因而支持生命存在区域)迁徙。它们所受到的更多的恒星辐射可能会炸掉它们的大气层,甚至会熔化它们的岩石内核表层(这里富含水冰)。因此,这些行星可能会转变为表面被海洋覆盖、拥有可供呼吸的空气的世界,为生命的出现开辟新的道路。

第二种有趣的地狱行星在开始时更像是木星。木星是太阳系中的一颗具有“偶像气质”的漂亮巨行星,其起源至今不明。通过对一颗系外气态巨行星被母恒星剥离出的内核进行研究,将有助于科学家了解行星的形成过程——如果暴露出内核,就能看见最初发生了什么。
一旦捕捉到系外行星向母恒星靠近、导致行星丧失大气层的迁徙过程,就会为地狱行星理论提供一个宝贵的证据。一些科学家相信,气态巨行星WASP-12b或许正好处在这样一个演化阶段:它不只被母恒星的巨大引力无情地压扁,而且被母恒星烤干了自己的大气层。
至于“可居住蒸发内核”,科学家相信它们明显的低密度表明:这些地狱行星是从自己所在恒星-行星系统的遥远冰雪之地向内迁徙而来的。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册会员

本版积分规则


快速回复 返回顶部 返回列表