TRAPPIST-1——系外行星系統的新成員

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TRAPPIST-1——系外行星系統的新成員

距離我們約40光年的紅矮星TRAPPIST-1周圍圍繞著七顆與地球大小相仿的行星。這張藝術畫向我們展示了這顆紅矮星和它的七顆行星，以及真實的位置比例關係。

初步的評估結果表明，TRAPPIST-1系統中的恆星已經存在了30-80億年，其周圍的行星系統也已經穩定的存在了很長時間。

在TRPPIST-1這一擁有七顆行星的微型太陽系的發現被公布後，科學家們的研究熱情絲毫沒有衰減，目前他們正在付出更大的努力去更多的了解這個系外行星系統。

近期美國國家航空航天局NASA公開了開普勒（Kepler）太空望遠鏡的早期關於K2任務（譯者註：K2 即Kepler』s second mission，是開普勒望遠鏡修復後開展的第二輪任務，旨在發現更多的類地行星，探索不同行星系的構造）長達79天的觀測數據，以便儘快地為科學家提供更多的信息。開普勒望遠鏡為了這項觀測特別地改變了方向,以便儘可能長時間連續地觀測這一行系。一個在華盛頓大學Rodrigo Luger牽頭的國際天文學家小組在《自然-天文學》（Nature Astronomy）上發表了他們的初步評估數據。他們認為，這顆紅矮星TRAPPIST-1的存在時間比人們最初認為的更長, 並且他們確認了最遠的第七顆行星TRAPPIST-1h的存在。

科學家依據開普勒的測量數據確定了這顆發著微弱光芒的恆星TRAPPIST-1的自轉周期——3.3個地球日，遠遠長於最初的設想的1.2個地球日。儘管太陽自轉一周需要漫長的25天，然而太陽擁有TRAPPIST-1十二倍的質量，因此TRAPPIST-1的轉動慣量大約只有太陽的百分之一。根據恆星研究模型，這顆紅矮星的旋轉狀態揭示了其年齡在30-80億年之間。之前很長一段時間天文學家都認為它的年齡至少有5億年（譯者註：據維基百科——超過5億年這個最小值則代表該恆星已經過了它年輕時期的活躍狀態。因為該類恆星的演化速度極為緩慢，它的狀態與年齡的關聯性不夠明顯。）TRPPIST-1的年齡與我們太陽的46億年接近，如此說來也並不年輕了。

TRAPPIST-1h發生凌日的時間

這裡是四張經過開普勒過濾的行星TRAPPIST-h測量數據。所有的子圖像都是在凌日中心點的位置。時間軸上能看到，在第四次過境前不久出現了一次耀斑。所示數據中出現的亮度突然增強都已經經過結果校正。同時，行星系統內的其他行星也都標註了出來。（譯者註：表格中小寫字母即代表不同行星）

以當前我們掌握的知識進行合理推測，TRSPPIST-1的中央恆星和它的諸多行星幾乎是在同一時間形成的——沒有證據能夠否定這種情況，在過去的幾十億年里整個行星系統一定都存在於一種穩定狀態下。

然而七顆行星的發現者——Micha?l Gillon的科研團隊用數字模擬的方法得出了一個結論：這一行星系統可能在很長一段時間裡都是不穩定的。模擬結果表明，有大約25%的可能，在過去的十億年間該系統失去了一個甚至更多個行星。其原因是所有的行星都在一個狹小的空間里進行公轉，它們的重力場會對彼此的運行造成影響，這種干擾影響會越來越來，直到該系統轉變成混亂狀態，行星之間發生碰撞，或是脫離中心恆星的束縛逃向宇宙深處，或是被吸進中心恆星里不復存在。

這裡俯視圖展示了TRAPPIST-1周圍行星的公轉軌道，藍色的環狀帶是宜居區域，在此區域內的行星表面有存在液態水的可能。

根據最新的開普勒測量數據Rodrigo Luger等科學家確認了Micha?l Gillon科研小組關於TRAPPIST-1的結論，並成功地證明了距離中心恆星最遠的行星TRAPPIST-1h的存在，而這顆行星存在與否在之前的測量中有很大的不確定性。這顆處在邊緣的行星公轉周期是18.8個地球日。

TRSPPIST-1h的直徑大約是地球的72%，即9100千米，基本上是火星直徑的1.5倍。

TRAPPIST-1h公轉軌道距離中心恆星大約930萬公里，大約是日地距離的6%，儘管這個距離對於太陽系來說太近了，但是在這裡卻能為它提供一個適中的表面溫度——零下104攝氏度（169開爾文），因為其中心恆星的光度只有我們太陽的兩千分之一。因此TRAPPIST-1h的表面很有可能是一個冰封的世界，也許曾經的液態水也變成了冰。

在確定了TRAPPIST-1h的公轉周期後就不難發現，所有七顆行星的公轉周期都處於一個時間共振狀態，他們公轉周期很大程度上呈現出一個整數比的關係。比如TRAPPIST-1h的公轉周期與緊挨著它的TRAPPIST-1g公轉周期比值為2：3，這意味著「1g」公轉3周的時間與「1h」公轉兩周的時間相同。總的來說，TRAPPIST-1是一個擁有眾多軌道共振行星的系外行星系統。也正是由於這樣的共振的存在，才得以讓該星系長期處於穩定狀態。

更多的望遠鏡正在指向TRAPPIST-1，去探索其周圍的七顆行星。也許在這個地外行星系統中還會發現距離中央恆星更遠的行星。此外，在明年即將投入使用的詹姆斯韋伯太空望遠鏡也被全球的天文學家寄予厚望，有了它就可以直接對TRAPPIST-1所屬的諸多行星展開光譜研究並收集可能存在的大氣層和其化學組成的信息。藉助多普勒效應的原理，還可以獲得比現在更精確的關於TRAPPIST-1七顆行星的質量。在越來越多的科技手段得以運用的情況下，這些行星的神秘面紗一定會被一層層揭開。不論如何，關於TRAPPIST-1的消息不會像網紅一樣曇花一現。

本文譯自《Sterne und Weltraum》

德語翻譯：王坤

校對：系外行星地瓜君

編排：邱煜欣 | 配樂：解仁江

責任編輯：解仁江

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