新搜尋方法發現十八顆以往被忽略的地球級系外行星


來自德國普朗克太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research,MPS)、哥廷根大學(Georg August University of Göttingen)和索內貝格天文台(Sonneberg Observatory)的天體物理學家雲利·海勒(René Hellerr)等人,重新分析刻卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)觀測資料後指出:他們採用新型搜尋方法,發現了十八顆與地球大小差不多的行星,這種大小的行星在以往的搜尋方式中很容易被忽略,顯見他們的新搜尋法相當靈敏而奏效。新發現的系外行星中,有三顆比地球還小,甚至有1顆是已知系外行星中最小的之一,還有一顆則或許適合生命生存發展。這些科學家估計他們的新方法應該還能在刻卜勒觀測資料庫中多發現一百顆以上的系外行星。

目前已知系外行星數量超過四千顆,其中約九成六比地球大許多,大都可與氣體巨行星中的海王星或木星比擬。但是,類似地球這樣的小型行星因為很小而難以偵測,因此小型行星所佔的真實比例不見得會這麼低。而且這些地球級的小型行星中若有位在適居區裡的,就更會讓科學家們感興趣。

刻卜勒太空望遠鏡是透過行星經過母恆星前方,使母恆星被遮蔽而稍微變暗的凌日法來偵測系外行星的存在,從母恆星周期性亮度降低的時間長短和幅度,科學家可以估計這顆系外行星的直徑和公轉周期等。這十八顆新發現的系外行星中,最小的一顆直徑僅有地球的六成九,最大的約地球直徑的兩倍,能遮蔽的母恆星面積過小,若用先前的搜尋方式的話,其靈敏度不足以偵測到這十八顆行星。原先的標準偵測演算方式是辨別亮度突然下降的現象,然而由於恆星盤面有臨邊昏暗(limb darkening)效應,即因恆星是立體球體的關係,所以從地球看到的恆星平面盤面的邊緣比中間稍暗,所以當系外行星在盤面邊緣時,遮蔽到的星光比在盤面中間少,最大減光時刻就是在通過恆星盤面的中間點時。

大型行星遮蔽的程度比小型行星多,最大減光幅度也比較深而清晰,恆星的臨邊昏暗效應就沒那麼明顯,對這些行星的發現沒有太大影響。相對地,小型行星對恆星亮度的影響很小,以致於很難區分到底是恆星的自然亮度波動還是某種觀測雜訊的影響。Heller等人的新分析法的靈敏度大大改善了對這種行星凌日造成的光變曲線的辨認靈敏度,因而得以搜尋到更小的地球級系外行星。

海勒等人重新分析刻卜勒資料庫,其中K2任務中的五百一十七顆恆星都已確定至少擁有一顆凌日行星。新方式搜尋到的這十八顆系外行星,不僅之前不曾在這些恆星周圍發現過,而且絕大部分都是該行星系統中最小的行星。更甚者,絕大部分新行星的公轉軌道都比該行星系統先前已知的行星還靠近母恆星,因而使這些行星表面溫度可能超過攝氏一百度,有些甚至可能高達攝氏一千度。其中只有一顆 EPIC 201238110.02例外,它位在一顆紅矮星的適居區中,表示這顆行星距離母恆星的距離適中,若其表面有水的話,能以液態方式存在,而這是地球生命最需要的。

不過海勒等人的新搜尋方式也不是萬靈的,特別是那些離母恆星很遠、公轉周期很長的那些小型行星。他們目前還在繼續完善他們的程式,不過也好在這類行星很少。

【圖:美國太空總署;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

新增兩顆中文小行星名稱


2019年5月18日出版的《小行星通告》新增了兩顆中文小行星名稱。

其中一顆是中國人物,另外一顆是中國地區:

編號 7154 Zhangmaolin,張茂林星,由澳洲賽丁泉天文台在1979年6月25日發現,臨時編號為1979 MJ5。張茂林(1991-2019)是一位年輕的中國天文學家。 在清華大學完成工程學位後,他進入荷蘭萊頓大學攻讀天文學博士課程。 他用低頻射電望遠鏡陣列研究射電星系,但在他完成學業之前,因一次住屋火災,未能及時逃生死亡。

編號 188867 Tin Ho,天河星,由鹿林天文台在2006年10月21日發現,臨時編號為2006 US174。天河區是廣州發展最快的地區之一。 廣州的許多標誌性建築都在這個區域。 天河也是銀河系的其中一個中文名稱。

【圖:互聯網;文:余惠俊節譯自國際天文學聯會小行星通告;新聞訊息由林景明提示】

木星的大紅斑剝開了


今年初國外天文觀測者觀測到木星的赤道雲帶正發生罕見的顏色置換事件,原本白色的雲帶變成棕色。而現在南赤道雲帶與大紅斑的不尋常互動,又再度引發話題!

過去大紅斑的周圍都是白色的雲帶,使得大紅斑被襯托得相當明顯。如今,一條深色的螺旋雲帶從大紅斑中延伸出來,好像大紅斑被「剝開」一樣。這些延伸出的螺旋雲帶長度可達一萬多公里,大約每周都會有這樣的螺旋雲帶從大紅斑的西邊「剝落」並逐漸在南赤道雲帶中消散。

若以890 nm 的近紅外光進行觀測,由於甲烷會吸收近紅外線導致含有甲烷的高層大氣變暗,但在大紅斑內強烈的氣流會清除內部的甲烷,因此在890 nm 的近紅外光影像中反而被襯托出來。一般業餘觀測者以目視觀測,可以用藍色濾光片讓大紅斑與螺旋雲帶變得較為明顯。

這樣的「剝離事件」在過去相當罕見,近年才開始變得頻繁,而最近又變得相當明顯。由於6月10日即將發生木星衝,是一年中最適合觀測木星的時間,因此英國天文學會(British Astronomical Association)和美國月球和行星觀測者協會(Association of Lunar and Planetary Observers)等國際組織向全世界徵求觀測影像,好讓科學家能更了解大紅斑究竟發生了什麼事。

【圖:Clyde Foster;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

冥王星海洋未凍結因有氣體籠罩着


天文學家終於揭開冥王星海洋未被凍結之謎,原因是冥王星冰殼底部的一個冰封氣體分子薄層,隔離了冥王星的次表層海洋,這一點可解釋冥王星的次表層海洋為何沒有凍結起來,以及為何其它冰質行星上存在類似的海洋。

2015年,美國太空總署新視野號(new Horizons)探測器團隊公佈了一個重磅發現:冥王星厚度不一的冰殼下面存在海洋。這片隱藏的海洋由海水和泥濘的冰組成,在其地表下約一百五十公里至二百公里處,深度約一百公里,儲水量甚至與地球的海洋相當。但是,在人們此前的認知里,這樣的海洋如果不會凍結,那所需的溫度相當高,是難以維持多樣的冰殼厚度的。此次,日本北海道大學天文學家鎌田俊一及其團隊提出,冰殼底部可能有一層氣體水合物(水冰分子晶格內的氣體分子),正是它將海洋與冰殼隔離開來。

研究人員詳細計算了冥王星的溫度和冰殼厚度會隨着這層氣體水合物發生什麼樣的變化。他們發現,氣體水合物薄層足以維持冥王星的次表層海洋和冰殼的厚度變化。

研究團隊分析認為,水合物中的氣體最有可能是甲烷,而不是逃逸進入冥王星大氣層的氮分子。甲烷則可能來自形成冥王星的彗星樣物質或冥王星岩核的化學反應,或者兩者兼而有之。

這一結果對其他冰質行星海洋也有重要的借鑑作用。而對冰質行星的基本成分和內部結構的探索,將填補人們對太陽系形成過程認知上的一段空白。

【圖:美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】



天文學家發現老人增四星有三顆系外彗星


美國太空總署凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,簡稱 TESS)發射升空一年之後,天文學家從它的觀測數據,發現有三顆彗星圍繞老人增四(繪架座β,Beta Pictoris)軌道運行。 凌日系外行星巡天衛星的主要目標是搜索圍繞其它恆星運行的系外行星。 與行星相比,識別來自小得多的系外彗星(exocomet)訊號,需要分析精確的光度變化曲線。現在可以使用新的太空望遠鏡技術,來獲得複雜性的光度變化曲線。

奧地利因斯布魯克大學(University of Innsbruck)天文學與粒子物理研究所康士坦·孫絲(Konstanze Zwintz)教授團隊中的一位碩士硏究生塞巴斯蒂安·斯巴(Sebastian Zieba)今年3月檢視凌日系外行星巡天衛星測量老人增四的光度變化曲線時,發現了系外彗星的訊號。 數據顯示觀測到的恆星的光強度由於恆星軌道中的物體變暗,導致顯著下降,這些變化顯然與彗星有關。

星際研究領域國際知名專家,康士坦·孫絲教授指出,在美國太空總署刻卜勒(Kepler)任務的數據分析過程中,最近在其它三顆恆星周圍發現了三個類似系外彗星的系統。 研究人員表示,系外彗星更容易在年輕恆星周圍發現。刻卜勒太空望遠鏡集中觀測在天空中相對較小的區域類似太陽的成年恆星,另一方面,凌日系外行星巡天衛星觀測天空中各種恆星,包括年輕的恆星。因此,我們期待進一步發現更多的系外彗星。

【圖、文:節譯自因斯布魯克大學5月21日新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《天文學和天體物理學》期刊