星空在线 第2期

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1、银河系有大量的行星

爱因斯坦广义相对论预言，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使光线在大质量天体附近发生弯曲，就会发生引力透镜效应。观测证据表明引力透镜效应确实存在，广义相对论的预言是正确的。在一些情况下，引起引力透镜效应的天体是一个星系，它对光的弯曲作用能使背后更远处的星系、类星体等天体产生多重像。对引力透镜现象的研究，有助于解决诸多悬而未决的宇宙学问题。当银河系中一个天体正好从一颗较远恒星前经过，使得它的像短暂增亮，就产生较小的引力透镜效应，又称为微引力透镜效应。

最近一个国际天文学家小组经过历时6年的研究得出结论说，在银河系中的千千万万颗恒星的周围，应该普遍地存在着行星，或者说，行星的存在是一个普遍的现象。

常见的搜寻系外行星的方法有两种，一种是分析行星与它的寄主恒星之间的引力作用以及相对运动来发现它们，另一种是利用行星在它的寄主恒星前方通过时，因为遮挡效应而使得恒星的亮度稍稍变暗来发现它们。然而这两种方法仅仅对大质量的或轨道很靠近寄主恒星的系外行星最有效，而那些质量较小或者距离寄主恒星远的行星就很可能成为“漏网之鱼”。

上述的天文学家小组使用的搜寻方法则是“微引力透镜”方法。用这种方法找到的系外行星（在本文中指“太阳系之外的围绕恒星运动的行星”），质量可以很大也可以较小，也可以找到那些离寄主恒星很远的系外行星。微引力透镜法是这样的，系外行星以及它的寄主恒星会共同形成引力场，这个引力场会将背景恒星的光汇聚并使之增强。在这种情况下，系外行星围绕寄主恒星的轨道运动，会影响到背景恒星的光的汇聚与增强，这种变化是可以探测并且容易识别的。用微引力透镜法搜寻系外行星，对距离寄主恒星7千5百万千米到15亿千米的行星最敏感，（这个距离范围相当于太阳系中从金星到土星），而就质量来说，更容易发现从5倍地球质量到10倍木星质量的行星。然而另一方面，虽然微引力透镜法是一个强有力的工具，可以发现其它方法找不到的系外行星，可是，它要求背景恒星、系外行星和它的寄主恒星正好与我们的视线在一条直线上，而且还要求行星的轨道平面位于特殊的方向上。因为这些原因，用微引力透镜方法发现系外行星应该是很小概率事件。

上述这个天文学家小组在6年时间里共发现了3颗系外行星，一颗为超级地球，一颗为木星质量大小的，一颗为海王星质量大小的。对微引力透镜法来说，这些天文学家简直就是超级走运，如同中了大奖一般；或者从另一角度来看，只能理解为，因为银河系内的行星数量事实上非常多，因此就使发现它们的概率又大大增加。

对以前的所有的系外行星搜寻结果进行的综合分析表明，平均说来，在每6颗带有行星的恒星中，有1颗有木星质量的行星，有3颗有海王星质量的行星，而其中三分之二都有“超级地球”。

以上的研究结果支持这样的看法，平均来说，在银河系中的每颗恒星周围，行星的数目大于l颗。天文学家指出，我们曾经认为地球在银河系中是独一无二的，但是现在看来，毫不夸张地说银河系中存在着数十亿颗质量与地球差不多的行星。而且，银河系中的行星要远多于恒星的数量，像超级地球这样的较小质量行星要多于大质量行星。

2、近地小行星，想说“怕”你不容易

最近的研究表明，地球被小行星撞击的概率远没有原先想象的那么大。也就是说，我们“误解”了许多小行星。NASA的大视场红外巡天空间望远镜（Wild　Field　Infrared　Survey　Explorer，WISE）的观测结果表明，真正名符其实的小行星还不到我们早期估计的60％。

那么近地小行星的定义到底是什么呢？事实上，只有那些行星轨道与地球轨道相距不到0.3N文单位（4500万千米，或是2800万英里）的小行星才能算是近地小行星。判断在宇宙中运动着的石头的大小和质量并不容易，因为这些测量值极大地受到小行星表面反照率的影响。一个黑色的庞然大物反射的光，与一个体积很小、但却是白色的物体相比，它们的亮度是差不多的。所以，科学家想到用红外线来进行相关的研究。

WISE的一项特殊使命是测绘深空中的中红外射线源，同时也可以探测行星表面反射的微弱光线。在可见光波段的不管是像白粉笔一样白，还是像木炭一样黑的颜色，在红外线波段，它们每平方米释放的光能量都是一样的。WISE团队中有一个专门研究近地小行星的小组，根据WISE中红外线波段的观测结果，他们认为现在大约仅有l9500颗左右的中等大小的近地小行星，半径从100米到1000米不等。

到目前为止，观测到的近地小行星中没有一颗处在能够碰撞地球的轨道上，特别是直径大于1000米的小行星。一颗大型的小行星对于地球来说，如果撞上，那绝对是场末日浩劫。不过，研究人员认为大型小行星的数量为1000颗左右，其中有911颗已经被发现了。WISE团队也对彗星进行了研究，想借助这种方法估计出有多少彗星会经过地球附近，但这个工作与小行星的预测工作相比难度更大。

3、“开普勒家族”又添新成员

看过电影《星球大战》的人一定会记得“塔图因”，这个表面水覆盖率不足1％的干燥星球围绕着两颗恒星运动。

然而不久前，一颗真正的“塔图因”星闯进了人类的视线。这颗由开普勒望远镜发现的、编号为“开普勒16-b”的太阳系外行星，正围绕着一对密近双星旋转。天文学家们曾怀疑过这样的“环联星运转行星”（Circumbinary　Planets，目前确定存在环联星运转行星的联星系统只有5个，其它4个为：PSR　B1620-26、狮子座DP、巨蛇座NN和室女座HW。）的存在，而这次的发现无疑给这种行星的存在提供了有力的实测证据。

“塔图因”的母恒星，开普勒16-AB分别是呈橘色和红色的矮星，质量分别为太阳的0.69和0.2倍，大小比例为3：1。它们在一个偏心轨道上，围绕质量中心旋转，周期为41天。“塔图因”围绕它们运动的轨道周期为229天。这颗行星的质量与土星差不多大，但是尺寸小些，这说明它比土星密度更大，约为土星密度的1.4倍。这样的一个三体系统对于人类来说非常有研究价值，对它的初步研究表明，它和寄主恒星是在同一时期诞生的，这非常有助于我们研究行星是如何形成的。

此外，开普勒望远镜于去年12月还发现了一颗编号为“开普勒22-b”的行星。观测和分析结果表明，开普勒22-b的公转周期为289.9个地球日，半径为地球的2.4倍，和寄主星的距离与比日地距离少15％，轨道半径是地球轨道的85％。开普勒-22b围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转，这颗恒星的光度比太阳大约弱25％，因此那个恒星系统里的宜居带要比太阳系里的宜居带更靠近恒星。而开普勒22-b比地球更靠近它的寄主恒星，这使得它正好位于宜居带内。科学家们推测，如果这颗行星表面没有大气层，那么它的平均表面温度可能会低至11摄氏度；而如果有类似地球大气的大气层存在，该行星表面的平均温度大约是22摄氏度。不过研究人员也指出，开普勒22-b可能因为其体积过大而难以存在生命。其状态也可能不像地球，反而较接近海王星，即拥有一个岩石核心和液体与气体混合的表面，或者完全呈液态海洋的表面，在后一种条件下生命有可能存在。