你见过粉色的星球吗？太阳系外的九颗“另类”行星

科普中央厨房 | 北京科技报

2018-07-17

殖民火星的小目标还没实现，行星科学家的眼光就瞄准了更远的太空。他们感兴趣的不仅是适宜生命的系外行星，有一些还十分怪异……

编译/记者刘辛味编辑/丁林

新媒体编辑/吕冰心

系外行星是指在太阳系之外的行星，它们也围绕着像太阳一样的恒星旋转，但距离我们十分遥远。虽然科学家在1917就注意到了第一颗系外行星，但这个概念直到90年代才得到了真正的科学验证。

从那之后的20年里，新发现的系外行星有井喷之势，它们中的大部分是由美国国家航空航天局（NASA）的开普勒天文镜发现的。许多系外行星因此都以这座天文望远镜命名。NASA的开普勒任务现在已经确定了超过5000个潜在的系外行星。随着时间推移，还有会有更多的发现。

这些“新世界”一个比一个特别：有些巨大的气态行星让太阳系内最大的木星都相形见绌；还有些行星的冰冷岩石上则几乎感受不到恒星的阳光。

其实，奇怪的行星一直在被发现，越来越多行星的轨道和成分让科学家感到难以理解。光是银河系内可能就有1万亿颗行星。所以，我们对于系外行星的了解可能连冰山一角都谈不上。以下有九颗我们已知的最奇特系外行星——它们也只是我们对宇宙无垠的惊鸿一瞥。

<1>

最“恐怖”：奥里西斯（HD209458b）

整个星球像被烧焦一样

这颗行星拥有众多“第一”的记录，比如第一颗被发现的气态巨行星（而且是首次通过多种方法发现）、第一颗发现拥有大气层、大气中有氢气层的行星等等。不仅如此，它也是目前唯一已经探测到大气层中拥有氧气和碳的行星。这颗行星的正式命名“奥里西斯（Osiris）”是古埃及神话中的冥王的名字，他是文明与生命的赋予者。

▲奥里西斯（右）和木星大小对比（来源：wiki）

奥里西斯围绕的恒星距离地球150光年，位于飞马座中。它的轨道半径约700万千米，公转周期只有3.5天——如此近的距离让奥里西斯的表面温度极高。这颗星球就像被烧焦了一样，它的大气正在以惊人的速率蒸发。

奥里西斯很可能只是一颗气态行星完全蒸发后剩下的核心。科学家为这类行星重新归类，称为“幽冥行星（ChthonianPlanet）”。这一命名来源于希腊神话中的地狱神灵，在著名的美国恐怖小说作家H.P.Lovecraft创造的克苏鲁（Cthulhu）神话中，它化身成了蠕虫身体、有触手的恐怖怪物。

▲小说家H.P.Lovecraft创造了克苏鲁神话体系。

<2>

最“原力”：塔图因（Kepler-16b）

两个太阳，致敬《星球大战》

研究行星的科学家曾提出了一种理论假设：环双星行星（CirumbinaryPlanet），也即一颗行星围绕两颗恒星运动。这样的行星还真被找到了，开普勒16b就是这类行星中一位成员。它被命名为塔图因（Tatooine）。如此命名是为了向《星球大战》致敬，“塔图因”是天行者卢克的家乡，那里能看到两个太阳。不过，卢克的家乡是适合居住的，而开普勒16b是一颗极其寒冷的气态行星，可能无法孕育生命。

▲《星球大战》剧照

塔图因距离地球200光年，它围绕天鹅座内的双星系统“开普勒16”运动，公转周期为229天，比地球上的一年大约短三分之一。塔图因是第一颗通过凌日法（当行星运动到恒星和观察者之间时，行星会遮挡住恒星，观察者会发现恒星的亮度变低）被发现的环双星行星，科学家们观察到双星系统中一颗恒星变暗了，而另一颗的亮度没有改变。

尽管它并不处于宜居带中，但科学还是通过模拟运算，提出了行星上有生命的可能性。开普勒天文望远镜的首席研究员WilliamBorucki表示：“鉴于我们的银河系中，大部分恒星都属于双星系统，这项发现意味着（这类行星上）孕育生命的机会比单一恒星周围的行星要大得多。这项具有里程碑意义的发现证实了科学家已提出数十年，但一直没被验证的理论。”

<3>

最“地球”：开普勒22b（Kepler-22b）

生命能否存活是核心问题

科学家一直在致力于寻找适宜居住的类地行星，所以“最地球”的头衔想必会不断更新。开普勒天文望远镜最早的一批发现中，最有潜力成为第二个地球的是“开普勒22b”。开普勒22恒星位于天鹅座，而这颗距离地球超过600光年的地外行星位于该恒星的宜居带内。

开普勒22b大小大概是地球的2倍，被认为是一颗“超级地球”。它的公转周期则与地球相似，有可能存在液态水。如果它的大气所带来的温室效应影响与地球相似，那它的表面平均温度会达到22℃。

▲开普勒22b被认为是一颗超级地球。（来源：NASA）

科学家认为，开普勒22b拥有一个与海王星相似的小型岩石地核，这个核心覆盖在“海洋”之下。生命能否存活在这颗行星上？这依然是研究人员争论的问题。

▲开普勒22b与太阳系内行星对比（来源：wiki）

实际上，接近地球的系外行星不止开普勒22b。2015年，NASA宣布发现了一颗1400光年外的行星开普勒452b，其半径是地球的1.6倍，公转周期385天，年龄约为60亿年。

开普勒452b位于宜居带内，被认为是迄今为止发现的最像地球的行星，于是它被媒体称为“地球2.0”“地球的表亲”。可惜，NASA的发现很快就受到了质疑，因为开普勒452b可能根本就不是个岩石行星，最新的研究甚至认为它未能通过统计学上的确认——这颗行星可能根本不存在。

▲有潜力成为宜居星球的行星越来越多（来源：phl.upr.edu）

<4>

最“长寿”：玛士撒拉（PSRB1620-26b）

诞生在大爆炸10亿年后

我们到目前为止发现的最古老的行星，位于距离地球12400光年的天蝎座球状星团M4——这个恒星集团被认为已经存在了127亿年，这颗古老的系外行星被认为是和那些恒星一起诞生的，仅仅在大爆炸的10亿年后。相比于地球的年龄（45亿年），它是名副其实的老寿星。

年龄大并不是这颗恒星唯一的独特之处。它也是一颗“环双星”行星，而且是第一颗被发现的环双星行星。它所环绕的两颗恒星也都不一般：一颗是脉冲星，另一颗是白矮星。科学家在研究这个双星系统时，预言其中存在第三颗星体，而且这位“第三者”还不是一颗恒星。

▲从玛士撒拉的方向看它的两颗恒星（远处左侧白点为脉冲星，右为白矮星）（来源：NASA）

2003年，哈勃太空望远镜终于发现了目标。NASA的发布会上，这颗最老的行星被冠以“玛士撒拉（Methuselah）”的名字——玛士撒拉是《圣经》中最老的人。

在最初发现时，科学家还不能确定它到底是一颗行星还是一颗褐矮星。它最终被认定是一颗行星后，天文学家得出了结论：行星的出现并不是一个罕见的现象，在宇宙早期它们可能到处都是。

<5>

最邻近：比邻星b（Proximab）

霍金生前要探索的目标

距离太阳系最近的恒星是比邻星（ProximaCentauri），它是半人马-α三星系统中的一颗，距离地球4.22光年。2016年，欧洲南方天文台宣布比邻星的宜居带中存在一颗行星“比邻星b”，它成为了距离我们最近的系外行星。

对于它是否宜居，科学家提出了不同观点。首先，它围绕的比邻星是是一颗红矮星，比太阳冷得多，而且它极有可能像月亮一样被潮汐锁定，可能会受到恒星耀斑的严重影响。

▲比邻星b的假想图。（来源：RocketSTEM）

美国俄亥俄州立大学的天文学教授ScootGaudi表示，“这颗行星正在被大量的高能辐射‘轰炸’，它需要一个足够强大的磁场，才能保护大气层。然而，并没有明显证据显示它有这样的磁场。”

尽管还有不少未知因素，但比邻星b是在我们“自家后院”中发现的，这会成为寻找近距离系外行星的基石。这颗跟地球差不多大小的星球给了我们继续探索的希望。俄罗斯富豪尤里·米尔纳（YuriMilner）联合著名物理学家霍金开展的“突破摄星计划”，目标正是比邻星b。

▲霍金已逝，不知突破摄星计划未来会如何进展。（来源：Fortune）

<6>

最“扎堆”：七大奇迹 （TRAPPIST-1planetarysystem）

全部都有大气特征

宇宙中还有像太阳系一样，一颗恒星有许多颗行星的情况吗？答案是肯定的。位于智利的凌日行星和星子小型望远镜（TRAPPIST）就发现了七颗地外行星，它们在围绕一颗超冷红矮星运动。这颗恒星距离太阳约40光年，被命名为TRAPPIST-1。

▲NASA制作的关于TRAPPIST-1介绍

这七颗行星也被形容为“七大奇迹”——它们（编号从b到h）被认为全部都有大气特征，6颗（c,d,e,f,g,h）表面温度适宜，5颗（b.c,e,f,g）的大小与地球相似，而且其中有3颗（e,f,g）被确认位于宜居带内，表面可能存在液态水——TRAPPIST-1f被认为是一颗岩石行星，很有可能有拥有一个液态海洋。这些行星的发现，创造了太阳系外宜居带内的行星数量记录，也成了我们寻找外星生命的首选目标。

▲7颗行星与地球大小对比（来源：Sci-News）

“七大奇迹”的轨道距离很近，离恒星最近的行星只需要1.5天就能完成公转一周，最远的也才20天。当f和g彼此最接近时，他们的距离只是地球到月球之间距离的3倍，所以站在TRAPPIST-1f上，会看到月亮两倍大小的TRAPPIST-1g。

▲TRAPPIST-1行星系统与太阳系相似（来源：ESA/Hubble）

<7>

最“黑暗”：（TrES-2b）

比煤炭还黑只能反射1%恒星光线

行星本身不发光，我们如果能观察到它们，主要是因为它反射了恒星发出的光。不同行星对光的反射率不同，所以呈现的明暗也不同。科学家通过凌日法发现的最暗行星，是位于天龙座，750光年外的TrES-2b。它还没有一个正式命名，不过科学家形容它“比煤炭还黑”。

TrES-2b最初由跨大西洋系外行星调查项目（TrES）的天文望远镜观察到，开普勒天文望远镜上天后，又对它的参数有了新的修正。它是颗气态巨行星，大小与木星相似，却比木星黑得多。科学家发现TrES-2b表面的反射率比黑色涂料的反射率还低，反射的恒星光线还不足1%。相比之下，木星能反射超过三分之一的太阳光。

▲NASA艺术家想象的黑暗星球。（来源：NASA）

目前科学家还不清楚为什么它这么黑。有的科学家认为TreES-2b没有反射云层，另一些认为它的大气中含有大量能吸收光的物质，如汽化的钠、钾和钛氧化物，但这些都不能完全解释为什么它如此之黑。那么它一点光也不会发出吗？也不尽然，TreES-2b距离它的恒星只有300万千米，本身也被剧烈炙烤——高温让它能发出微弱的红光。

<8>

最“粉嫩”：葛利斯504b（GJ504b）

令人联想到深色的樱花

NASA科学家发现的最年轻也是最有趣的行星之一，是位于室女座的葛利斯504b。它距离地球57光年，如今只有1亿~2亿年的历史。

科学家并不是用凌日法，而是直接通过天文望远镜成像发现了它。红外成像显现出来的葛利斯504b是一颗暗粉色的星球，比其他的气态巨行星的云量要少。

▲这颗粉色的行星让科学家对行星的演化有了新的了解。（来源：NASA）

发现团队成员之一的MichaelMcElwain说：“如果我们能前往这颗巨行星，我们会看到一个仍在形成的新世界，散发着一种暗红色的光芒。这会令人联想到深色的樱花。根据当前的模型，气态巨行星通常与恒星有一定距离才能形成，但这颗粉嫩的行星与恒星的距离远远超过理论距离。”对这颗系外行星的研究，可以让科学家对于行星的起源和发展有了更深入的了解。

<9>

最“昂贵”：巨蟹座55e（55Cancrie）

内部很有可能由钻石组成

这颗热气腾腾的岩石行星最初被称为“钻石星球”。巨蟹座55e距离我们40光年，其直径约为地球的2倍，质量则是地球的8倍多。它的表面温度达到了4900℃——因为它与恒星的距离比水星到太阳的距离还近26倍，公转周期只有14天。

这颗行星的正式名称是詹森（Janssen），这个名称是由荷兰皇家气象与天文学协会提交的，以纪念荷兰眼镜商人、第一台光学显微镜的发明者扎卡赖亚斯·詹森（ZachariasJanssen）。