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克卜勒任務發現迄今最小的岩質系外行星

克卜勒任務發現迄今最小的岩質系外行星




  美國航太總署(NASA)的系外行星搜尋衛星—克卜勒任務(Kepler mission)發現它的第一顆岩質行星(rocky exoplanet),編號為Kepler-10b,直徑僅約地球的1.4倍,是迄今發現的所有系外行星中最小的。

  美國艾姆斯研究中心(Ames Research Center)Natalie Batalha等人分析克卜勒任務從2009年5月到2010年1月所蒐集的資料中發現這顆行星的存在。克卜勒任務是利用所謂的「凌日法(transit)」來發現系外行星—當系外行星從母恆星前方通過時,會造成母恆星的亮度有微小變化。行星的大小可從亮度降低的程度來估算,而行星和母星之間的距離則可從行星通過母星前方、使亮度持續降低的時間來估算。目前估計:Kepler-10b繞其母星公轉一週僅約0.84天,距離中間的母星約僅250萬公里(<0.02AU),比水星和太陽之間的距離還近20倍多,因此並不是位在所謂的「適居區(habitable zone)」中,換言之,其表面即使含有水分,大概也不會是以液態水的狀態存在。

  Kepler-10是第一個被確認可能擁有小型凌日行星的恆星,因此一直被放置在凱克天文台(W.M. Keck Observatory)10米望遠鏡觀測清單的首位。科學家可經由凱克望遠鏡觀測這顆恆星的光譜,看恆星在太空中的位置,是否有被這顆可能的行星重力拉扯而造成的擾動(所謂的「都卜勒效應」),結果真的沒讓這些科學家失望!雖然這顆行星不在適居區內,然而這顆行星的發現,證明克卜勒任務的觀測精度極高,當初「找到另一顆地球」的規劃目的是的確可以達成的,所以未來將會發現更多類似的岩質行星。

  Kepler-10這顆恆星位在天鵝座翅膀,接近天鵝座和天琴座的邊界,距離地球約560光年;其大小、質量、溫度都與我們的太陽差不多,但年齡比較老,約為80億歲左右,自轉速度相當慢,磁場活動也很微弱。它是克卜勒任務監測的150,000顆恆星中比較亮的,所以可以觀測到因星震(starquake)而引起的高頻亮度變化。這讓科學家得以窺探部分Kepler-10的內部性質,就像地球物理學家可以從地震來判斷地球內部結構和性質一樣。這讓Kepler-10成為除了太陽之外,擁有行星的恆星中,特徵被瞭解最多者之一。

  這對研究環繞它公轉的系外行星Kepler-10b而言,是個好消息。能精確掌握恆星性質,便可能可以精確掌握其行星性質。以Kepler-10b而言,從以上種種資料,科學家目前認為這顆岩質行星的質量相當於地球的4.6倍,整顆行星的平均密度高達每立方公分8.8公克,相當於一個鐵製啞鈴的密度,也比地球平均密度每立方公分5.5公克高出許多,所以毫無疑問地,它絕對是顆岩質行星,換句話說,它像地球一樣有固態的表面,可讓人牢牢地站在上面。然而它面對其母星的溫度高達攝氏1370度,比鐵的熔融溫度還高,故其表面的矽或鐵可能被融化成岩漿狀態,然後被母星強烈的恆星風掃向太空,形成像是彗尾一樣的結構;當然,這顆行星如果原本有大氣層的話,大概也已不保了。

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