太阳系外行星探索.ppt

1、蒙张 迄今为止 太阳系外行星探测历史 太阳系外行星探测手段 太阳系外最小行星探索脚步 1988年 加拿大天文学家布鲁 斯坎贝尔（bruce campbell）等人利用视 向速度法发现围绕仙王 座 （少卫增八）的行 星 1993年 波兰天文学家阿莱克桑德沃 尔兹森（aleksander wolszczan）及戴尔弗雷 （dale frail）宣布发现一个 围绕psr 1257+12的脉冲星 行星，这是首次对系外行星 的确认。 1995年 10月6日，日内瓦大学 （university of geneva）的 米歇尔麦耶（michel mayor） 及戴狄尔魁若兹（didier queloz）宣布

2、首次发现一颗 普通主序星（飞马座51）的 行星，这发现开展了当代的 系外行星发现。 2005年 4月4日由德国耶拿大学的 科学家公布的恒星gq lupi a及其伴星gq lupi b的照 片。这是第一张太阳系外 行星的照片。 天体测量法 精确地测量恒星在天空的位置及观察那个 位置如何随著时间变动。 视向速度法 视向速度法同样利用了恒星在行星重力作 用下在一条微小圆形轨道上移动这个事实， 但是目标是测量恒星向著地球或离开地球 的运动速度。根据多普勒效应，恒星的视 向速度可以从恒星光谱线的移动推导出来。 目前为止发现最多系外行星的方法 脉冲星计时法 脉冲星亦会受其行星影响而运动，故此计 算其脉冲变

3、动便可估计其行星的性质。 凌日法 凌日法可估计行星直径。当行星行经其母 星和地球之间（即凌），则从地球可视的 母星光度便会轻微下降。光度下降的程度 和母星及行星的大小相关。 重力微透镜法 是星体引力场导致远处另一星体的光线路 径改变而造成类似透镜的放大效应，这现 象只会当两个星体和地球几乎成一直线才 会出现。 恒星盘法 很多恒星都被尘埃组成的恒星盘包围，这 些尘埃吸收了恒星的光再放出红外线，因 此可以被观测。 直接摄影 因为行星相比于其母星都是非常暗淡的， 所以一般都会被母星的光掩盖，但在一些 特殊情况，现代的望远镜亦可以直接得到 系外行星的影象，例如行星体积特别大 （明显地大于木星），与母星

4、有一段较大 距离，以及较为年轻（故此温度较高而放 出强烈的红外线）。 系外行星命名是在母星名字后加上一个小写英文 字母。在一个行星系统内首个发现的行星将加 上b，如51 pegasi b，而随后发现的则依次 序为51 pegasi c，51 pegasi d等。不 使用a的原因是因为可被解释为母星本身。 字母的排列只按发现先后决定，因此在gliese 876系统内最新发现的gliese 876 d却是系统内 已知轨道最小的一个行星。 在51 pegasi b于1995年被发现前，系外行星有 不同的命名方法。最早被发现的psr 1257+12 行星以大写字母命名，分别为psr 1257+12 b

5、 及psr 1257+12 c。随后发现了一个更为接近 母星的行星时，却命名为1257+12 a而不是d。 一些系外行星也有非正式的外号，例如hd 209458 b又称欧西里斯。 2005.6 gliese 876 2006.1 ogle- 2005- blg- 390lb 2008.9 moa- 2007-blg- 192lb 2009.2 corot- exo-7b 2010.8 hd 10180 此次发现的行星虽然大部分都很大大概是我们所居住的地球 的13倍到25倍大，但是其中有一颗行星只有地球的1.4倍大小，科 学家认为这是目前人类所发现的太阳系外的最小行星。 该新星系的母星hd 10

6、180位于水蛇座，距离地球127光年。由克 里斯托夫洛维斯领导的欧洲南方天文台的研究人员，使用“高精 度径向速度行星搜索器”（harps）光谱仪和直径3.6米的大型 望远镜对hd 10180进行了长达6年的跟踪研究。他们已经发现了 其中5颗行星的踪迹，也获得了其他两颗行星的详实资料。这些行 星与其母星间的距离遵循一定的模式，就如同太阳系中出现的情 况一样。 研究人员根据harps光谱仪提供的190个测量结果，探测到了行 星运动中的细微晃动，这些晃动主要由行星之间的引力作用产生。 其中5个最强的晃动信号表明它们来自于质量同海王星相当的行星， 约是地球质量的13倍到25倍。这些行星与其母星的距离大

7、约是地 球和太阳之间距离的0.06倍到1.4倍。 星系中可能还存在另外两颗行星：一颗质量大约为地球的65倍， 公转周期约为2200个地球日；另一颗将是迄今为止质量最小的太 阳系外行星，其质量约是地球的1.4倍，它同母星距离非常接近， 大约是地日距离的2%，公转周期相当于1.18个地球日。 moa-2007-blg-192lb行星质量仅是地球的3倍 它围绕着一颗距离地球3000光年的主恒星“moa-2007-blg-192l”运行 这颗主恒星的质量大约是太阳质量的6%，它无法满足持续内核核反应所需的质 量，因此它是一颗褐矮星。另一种不完全测量方法显示该主恒星的质量可能是太 阳质量的8%，这表明它

8、是一个质量非常低的氢燃烧恒星。研究人员推测这颗主 恒星的确就是一颗褐矮星。 美国圣母大学的大卫班尼特说，“我们的最新研究揭示这是太阳系外可以宿主 恒星的最低质量恒星，之前我们未曾发现过低于太阳质量20%的可维持行星运行 的恒星，但这项研究暗示我们可以期待发现靠近太阳系的低质量恒星系统中维持 类似地球质量的行星。”他将这项研究报告在美国天文学会(aas)会议上进行了 汇报讲解。 行星moa-2007-blg-192lb围绕其恒星运行的距离与金星和太阳之间的距离十 分接近，但是它的恒星却比太阳昏暗3000-1000000倍。因此，这颗行星大气层 很可能比冥王星还要冷。天体物理学家们认为，这颗微型行

9、星具有厚厚的大气层， 很可能通过放射性衰减形成大气层内部加热，其表面可能比地球还要温暖。这一 观点还猜测这颗行星表面上完全覆盖着深海洋。 这个恒星-行星体系是采用一种叫做“重力透镜”(gravitational microlensing)的 技术观测到的，从行星释放的光线在抵达恒星时被弯曲，然后在前景物体的重力 作用下被放大，目前通过重力透镜方法已发现了7颗行星。 详细资料将发表在2008年9月1日出版的天体物理学杂志 一个由12个国家的天文学家组成的超级团队，日前观测到一颗由冰和岩石构成 的冻结的行星，它的质量是地球的三到十倍，正在围绕一颗位于银河系中心的恒 星运转。这是迄今为止科学家在太阳

10、系外发现的质量最小的类地行星。 这颗距离地球两万光年的类地行星的发现完全归功于一种名为引力显微透镜的技 术，该技术利用了引力能够使光线产生弯曲这一特性。通过对数百万颗恒星的亮 度进行监测， 天文学家发现，当一颗恒星运行到另一颗更为明亮且距离更远的恒星前方时，引 力能够使光线产生弯曲，从而使前面的恒星像“透镜”一样将后方的遥远恒星放 大。如果前面的天体，或者说“透镜”天体恰好是一颗行星的话，那么天体间的 引力将使后面的恒星变得更为明亮。这是天文学家观测相对体积较小的系外行星 的唯一方法。然而由于观测方式的限制，目前所看到的系外行星，大都是些像木 星一样的大家伙，但与木星相比，却又与母恒星近了许多

11、，表面温度也相当高， 因此天文学家形容它们为“热木星”。迄今为止，天文学家已经发现了170颗 “热木星”。 在2006年1月26日出版的英国自然杂志上，来自这三个组织的73名天文学家 报告说，后来发现的显微透镜现象是由一颗质量为地球的三到十倍的行星造成的。 这颗类地行星围绕着它的小而昏暗的母恒星运转，其轨道距离大约是日地距离的 3倍，因此这颗行星很有可能像冥王星一样非常寒冷，其表面温度大约只有零下 220摄氏度，不适合生命存在。与此相反的是，“热木星”几天便能围绕母星运 转一周，并且温度高达数千摄氏度。由法国天体物理学研究所的科学家领导的国 际研究小组，将这颗行星命名为ogle-2005-bl

12、g-390lb。 2005年6月，红矮星gliese 876的第三个行星gliese 876 d被发现。其质量约只 有地球7.5倍，是已知第二低的系外主序星行星，而且几乎可以肯定这行星由岩 石组成。其轨道半径只有0.021天文单位，公转周期为1.94日 其母星名为gliese 876，是m矮星。在银河系宝瓶星座(aquarius)方向，距离地 球15光年。大小为太阳的三分之一。这个星系中有2个较大的行星，一个称为 gliese 876b，它是1998年发现的。轨道周期为61个地球日，质量为太阳系最大 的行星木星的两倍。另外一个行星名称为gliese 876c，2001年发现。轨道周期 为30天

13、，质量为木星的一半，约为地球质量的150倍。根据3年前科学家观察2颗 行星的相互作用得到的启发并且进行数学建模，科学家推测应该存在第三颗比较 小的行星。 这项成果是由位于夏威夷mauna kea 山顶的w. m. keck天文台观察得到。w. m. keck天文台拥有2台全世界最大的巨型望远镜。一台是10米光学望远镜。每 一台有8层楼高，重350多吨。这个行星发现项目得到美国国家科学基金(nsf)以 及nasa的联合支持。 西班牙天文学家日前宣布，他们发现了迄今为止最小的太阳系外 行星。该行星拥有固体表面和较为浓密的大气层，体积仅为地球 的1.5倍。（2008年4月） 这颗新发现的行星已被命名

14、为gj 436c，围绕狮子座一颗编号为 gj 436的红矮星旋转，距离地球约30光年。 参与此次研究活动的西班牙天文学家伊格纳希奥里巴斯介绍说： “我认为，人类距离在宇宙中找到一颗与地球别无二致的行星的 时刻已经不远了。也许，我们只有再花费一、两年的时间便可以 了。” gj 436c号行星的发现主要得益于一项并不算很新的技术：通过 观测那些遥远恒星附近的大型气态行星的运行情况，便有可能找 到那些距离恒星相对较远且体积较小的行星，其中也包括那些拥 有固体表面的行星。借助类似的技术，科学家们在过去的一个世 纪中还发现了海王星。 gj 436c的质量约为地球的5倍，这使得它成为迄今被记录在案的 最小

15、和最轻的太阳系外行星。今后，科学家们还准备利用相似的 技术找到更小的行星。 gj 436c与地球的另一差异在于，它围绕中央恒星公转的周期极 短只有4个地球日，而自转的周期则长达22个地球日，也就是 说，gj 436c上的一天比5年时间还要长。 这颗名叫“ corot-exo-7b”的行星是由一个名叫“corot”的轨道观 测台发现的，其观测所使用的望远镜为法国制造，直径为27厘米。 天文学家使用了一种名叫“中天法”的搜索方法发现了这颗行星。 据悉，所发现的这颗最小外星行星的直径大小不到地球直径的两 倍。其轨道运行也和地球相似，围绕一颗类似太阳的恒星运行， 其运行周期为20小时。由于轨道距离恒星

16、非常近，所以这颗行星 的温度大约在1000-1500摄氏度之间，并不适宜生命存在。 欧洲航天局项目科学家马尔科姆弗里伦德（音译）说，“我们首 次明确发现了一个质地坚硬如地球的行星。” 当时它正好经过其母恒星，也就是通常所说的凌日，导致此恒星 的光线暗淡下来。天文学家从而发现了这颗行星。它的母恒星距 离我们地球大约457光年（1光年是光线行走一年的距离，相当于 10万亿公里）。 corot科学家估计此行星质量为5.7-11倍地球质量。但它非常不 同于地球的是，corot-exo-7b非常靠近其母恒星，每20小时公 转一周，因此其温度很高，达到了1000-1500摄氏度。研究人员 表示此系外行星可能覆盖有火山岩或水蒸气，可能属于一半水和 一半岩石组成的行星。不过，此行星的密度还在调查之中。由于