认识行星与恒星

认识行星与恒星1.行星与恒星

太阳

达尔文

vs

凯耳文；能源；生命历程其他太阳系

行星形成；侦测其他地球

搜寻地球型行星

I.从大爆炸到生命圈

太阳

「这颗行星循着恒常的重力周而复始运行时，

从如此简单的开始，最绚丽的形体...

曾经、也正在演化出来。」达尔文《物种源始》演化是很慢、很慢的...太阳为什么放光？这么久！﹖Darwin’shomeWealdofKent

肯特森林地~3

亿年

(从侵蚀率)地质学千万代的人类WealdofKent

肯特森林地ca.1860,51岁LordKelvin

(1824-1907)

22

岁物理教授

(0

∘C

≅273∘K)~3

亿年

(从侵蚀率)▶地球融镕核心的热能只要

~

几百万年便会冷却掉

▶太阳因辐射快速失去热能

~

千万年便会扁掉「除非在创造的大仓库里有我们现今所不知道的新源头...」

地质学达尔文

1859凯耳文

HenriBecquerel1903诺贝尔奖(1900：Röntgen)贝克芮于1896年发现铀盐可以隔着不透光的黑纸让底片感光，但不能穿透金属。DmitriIvanovichMendeléev门得列夫▶神秘的放射线：原子内潜藏着

未知的能量

▶地球核心的放射衰变所产生的

能量，可添补所散失的热能！⇨

太阳的能源

!﹖林勇智1900-1930：量子物理⇨解释了元素周期表▶原子序=

质子数

=

电子数▶原子~10-10m(Å)

原子核~10-15m(fm)▶原子核：质子、中子

构成例如，氢核=p

氦核=2p+2n但！氦核质量

<2

x

质子质量

+2

x

中子质量E=mc2巨大能量▶神秘的放射线：原子内潜藏着

未知的能量

▶地球核心的放射衰变所产生的

能量，可添补所散失的热能！⇨

太阳的能源！核反应释放的能量是化学反应的百万倍1900-1930：量子物理⇨解释了元素周期表▶原子序=

质子数

=

电子数▶原子~10-8m(Å)

原子核~10-15m(fm)▶原子核：质子、中子

构成例如，氢核=p

氦核=2p+2n但！氦核质量

<2x质子质量

+2x中子质量E=mc2巨大能量▶神秘的放射线：原子内潜藏着

未知的能量

▶地球核心的放射衰变所产生的

能量，可添补所散失的热能！⇨

太阳的能源！太阳主要能源：pp循环或链pn氢氘氦-3氦4p→4He+2e++2n+2g+energy太阳的能源

太阳主要能源：pp循环

(或链)pn氢氘氚氦4p→4He+2e++2n+2g+energy▶pp

如何克服库伦斥力

(异性相斥)？

1928

伽茂夫:高温与量子「穿隧」

⇨太阳内部~1700万度GeorgeGamow(1904-1968)▶详细核反应：1938

年汉斯•贝特

⇨

1967

诺贝尔物理奖

[贝特于2005年过世，享寿99岁]Hans

Bethe

的

LosAlamos

工作证极慢的核融合反应在创造的大仓库里有凯耳文所不知道的新源头

太阳

「这颗行星循着恒常的重力周而复始运行时，

从如此简单的开始，最绚丽的形体...

曾经、也正在演化出来。」达尔文《物种源始》演化是很慢、很慢的...太阳为什么放光？这么久！﹖太阳的一生EagleNebula云气重力收缩⇨增温⇨点燃核融合平衡：核反应率~

表面散失之热能约

45

亿岁红巨星红巨星白矮星1AU=日地距离▶核心的氢已耗尽

⇨氦核收缩增温，点燃外面一层的氢；

较高的核心温度导致较高的反应速率

⇨亮度增千、万倍外层膨胀如右表面温度下降

∴

「红巨星」,约五亿年▶所有的氢几乎耗尽

⇨核心收缩、增温

⇨氦核点燃(约一亿度)

可能「氦闪」多次

最后炸掉外层

(行星状星云)

里头留下「白矮星」行星状星云太阳当今直径约日地距离

1%太阳成为红巨星⇒直径约

2

倍日地距离NASA/ESA太阳的一生红巨星白矮星中途约

45

亿岁中途一个比方：从纽约徒步旅行到洛杉矶每隔两千年一步(信史才几步！)目前所刚到的堪萨斯州恐怕不是旅程的高潮我们可能还在达尔文所说的「简单的开始」!「这颗行星循着恒常的重力周而复始运行时，

从如此简单的开始，最绚丽的形体...

曾经、也正在演化出来。」NormanB.LeventhalMapCenterattheBPL其他太阳系行星如何形成？如何侦测？HR8799bcd129光年外，飞马

(Pegasus)

座

2008年夏威夷

Keck

望远镜红外影像，使用「适应光学」

行星如何形成？

原始行星盘

proplyd:protoplanetary

disks一个巨大分子云，受扰动

(譬如邻近之超新星爆炸)

导致一个区块因重力而塌陷。多数质量集中到中心形成太阳(星球)，但部分质量因角动量

(旋转)

的缘故形成盘面。盘面有许多大小石块「微行星」，互击累积成行星。猎户座猎户大星云~20

光年proplyds450

光年外，金牛座proplydwith“jet”NASANASANASA变蓝(行星)

如何侦测？

▶用都卜勒

Doppler

效应侦测：低变高1995

年

MichelMayor&DidierQueloz首次侦测到似太阳星球51Pegasi(飞马51)

之木星大小行星：

▶至今已发现400多颗

数组已有直接显影！55Cancri

已发现5颗行星55Cancrif轨道在合适区用「凌星」(挡光)

侦测法的刻卜勒太空望远镜已在2009年3月初发射升空

「救护车鸣笛声」质心(不动)变蓝变红

行星~50km/s

恒星

~50

m/s红巨蟹座质比

~1/1000ExoplanetDiscoverybyyear[Extrasolarplanet]视线速度法

(都卜勒效应)「凌星」(挡光)

侦测法「微透镜」法波霎计时法直接显影▶至今已发现400多颗

数组已有直接显影！用「凌星」(挡光)

侦测法的刻卜勒太空望远镜已在2009年3月初发射升空

凌星

(挡光)

侦测法刻卜勒太空望远镜的观测视野织女/pdf/189566main_Kepler_Mission.pdf

其他地球

搜寻地球型行星这个方法筛选的是木星型行星

地球型行星太没「份量」了爱丁顿Eddington，

欧洲太空署

ESA

搜寻50万颗星，寻找小至火星大小的行星取消地球型行星搜寻者TerrestrialPl