一種新的系外行星大小分類方案

原標題：一種新的系外行星大小分類方案

在過去的20年里我們發現了大量的系外行星，特別是在開普勒計劃的幫助下，對較小行星的敏感度大大提高。這些發現已經發現行星的頻率增加到更小的尺寸：類地行星比氣態巨行星更常見。地球大小行星豐富的宇宙重要性自然導致了「宜居帶」的問題。恆星周圍區域，一個合適的行星可以維持生命所必需的條件。在這個區域，行星表面的恆星輻射和行星輻射冷卻之間的平衡使得表面的水成為液體(這個定義還包括考慮到行星的大氣層和固體表面）。在太陽系中，地球舒適地位於宜居帶的中間，根據模型，宜居帶大致從金星延伸到火星。

系外行星(以地球數量為單位)上的通量入射與母星溫度的關係圖。圖中顯示了宜居帶的兩個區域，保守的綠色區域和樂觀的黃色區域；圖中還顯示了確定的(藍點)和未確定(紅圈)系外行星的位置。目前已知有20顆比地球半徑還小的外行星候選行星，它們的宜居帶被樂觀地定義為宜居帶。圖片：Kane et al. 2016

博科園-科學科普：開普勒任務的主要目標之一是確定類地行星在其宜居帶頻率。CFA天文學家吉列爾莫·托雷斯和他的同事們從開普勒的數據發布到目前為止，已經製作了一份完整的開普勒系外行星候選星表，這些候選行星位於他們的適居帶。在審查了確定HZ邊界的各種標準之後，在HZ的樂觀(較大)定義範圍內有104位候選者，在HZ較保守(較小)定義範圍內有20位候選人，而且其半徑也小於2地球半徑，使這一群體特別有可能成為「類似地球」的候選人。科學家們還改進了HZ的定義，以便進行更有用的統計。

一種藝術家對系外行星的概念，大致與地球相似，但大小不一。一項新的研究利用蓋亞任務的數據改進了行星半徑估計，並提出了一種基於行星大小分布的新分類方案。圖片：NASA

在最新的行星目錄中，大約有4433顆系外行星。半徑通常是通過知道它們的主恆星的半徑來測量，然後在行星經過恆星表面時，通過接近光曲線來測量。恆星的半徑是一個關鍵參數和最新數據發布的蓋亞的使命使天文學家改善恆星在其目錄屬性的準確性非常明顯——精度半徑約8對近一百零八在開普勒系外行星領域的恆星。CfA天文學家Dimitar Sasselov與同事一起，利用新的恆星結果，對4268顆系外行星的徑向測量數據進行了細化。巨大的數據集和精細的數值使得科學家們能夠證實之前關於系外行星大小分布的一些線索。

即系外行星的大小分布並不完全一致，而是一些系外行星的大小並不像預期的那麼普遍。特別要指出的是，半徑略大於兩個地球半徑的行星非常稀少，其他的行星在大約4個地球半徑和10個地球半徑的情況下也會稍微減少。天文學家利用新資料庫為系外行星定義了一個新的分類方案。最小的一類由小於4個地球半徑的行星組成，在這類行星中有兩個亞群：小於2個地球半徑的行星和介於2到4個地球半徑之間的行星。這些小行星通常氣體貧乏。

第二類行星有4到10個地球半徑，研究小組提議稱它們為「過渡性行星」，因為它們構成了小型行星和大型氣體巨星之間的橋樑。這個類中對象相對較少，原因尚不清楚。第三個新的類群包含了氣態巨行星，大小超過地球半徑10倍，主要由氫和氦組成，其中包括類似木星的星體，甚至還有褐矮星。通過觀察得出結論：2到4顆地球半徑的行星是最有可能擁有富水核心(「水世界」)的行星。提出研究結果將有助於細化被選為觀測後續行動的對象列表，包括可能的宜居世界。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《 天體物理學》,《皇家天文學會月報》｜研究/來自： 哈佛史密森尼天體物理中心，DOI: 10.3847/0004-637X/830/1/1，DOI: 10.1093/mnras/sty1749

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