开普勒天文望远镜的十大发现

任秋凌

经过近4年的时间，现在美国航空航天局硕果累累的行星搜索太空望远镜——开普勒正准备进入延长任务阶段。在过去的20年间，天文学家已经发现很多系外行星，但是每一个新体系都与上一个存在很大不同。开普勒的设计目的是通过揭开数千颗新行星的神秘面纱，弄明白行星系的主要特征。它更重要的一个目标，是查明我们星系里到底有多少颗恒星有地球大小的行星绕其运行，而且这些行星位于适合液态水存在的地方，地表可能存在生命。开普勒天文望远镜于2009年发射升空，几个月后便公布了它的第一项科研发现。

开普勒通过严密监视一颗恒星来寻找行星。该仪器偶尔可能捕捉到恒星前方的一个光点，它导致恒星亮度稍微减弱。此时你可能会想：“等一下，刚才是我的幻觉，还是事实？”如果该望远镜发现恒星的亮度有规律减弱，可能预示着一颗行星正从恒星前方经过，阻挡了它发出的光。经过大量追踪调查，开普勒就能确定那里是不是有一颗行星，甚至确定它的一些特性，例如大小。

因为开普勒正在设法获得恒星与行星更精确的百分比数据，所以它会小心翼翼地同时观测大约15万颗恒星。通过这种方法，该望远镜已经确定了超过2300个候选对象，并证实了超过100颗行星的存在。据天文学家估计，大约5%的恒星拥有地球大小的行星。现在科学家认为，他们应该已经把战利品收入囊中——颗地球大小的行星位于主星的可居住带里，这项任务证实恒星比以前认为的更聒噪。这项长达4年的延长任务将能确保开普勒天文望远镜发现更多行星，甚至发现一颗类似我们绿色家园的行星。

下面是过去几年中开普勒进行的成功的系外行星搜索，以及它获得的一些最佳发现。我们正在期待获得更多激动人心的发现，当然还有很多更杰出的艺术概念图。

1.第一批行星

每个人都有一个起点，开普勒天文望远镜也不例外，它从2010年宣布的五颗行星开始。这些系外行星被编号为开普勒-4b、5b、6b、7b和8b，它们是在不同恒星周围发现的。它们均被认为是热木星，因为它们的质量与我们太阳系里最大的行星一样，而且围绕距离主星很近的轨道运行，运行一周的时间不超过5天。尽管天文学家未必能在这些行星上找到类地生命，但是它们象征着开普勒任务组的新起点。

2.两颗行星围绕一颗恒星

开普勒望远镜的一系列早期发现包括围绕恒星开普勒一9运行的两颗行星。开普勒-9b和9c是该任务发现的第一个多行星系，这些土星大小的行星围绕主星运行一周分别需要19天～38天。稍后的观测证实，另一颗超级地球大小的行星也位于这个恒星系里。自此，开普勒发现很多接近我们太阳系的恒星系，其中的纪录保持者应该是开普勒-11，它有六颗行星。

3.岩石世界

开普勒一直在寻找最像地球的行星，开普勒-10b是第一个被证实的像地球的岩石世界。这颗行星的半径大约是地球的1.4倍，围绕主星运行一周仅需不到1天，与它恒星间的距离连水星到太阳距离的1/20都不到。它的表面温度大约是1600K，足以将黄金熔解。通过开普勒天文望远镜的超精度测量数据可以确定，这个行星的质量大约是地球质量的4.6倍，因此密度与铁哑铃类似。鉴于它的成分，而且距离主星很近，一些科学家认为开普勒-10b更有可能是超级水星，而不是地球双胞胎。

4.第一批地球大小的行星

开普勒的主要目的是确定有多少颗恒星的可居住带里存在地球大小的行星。因此，2011年12月科学家宣布开普勒天文望远镜已经发现第一批地球大小的行星——开普勒-20e和开普勒-20f，标志着该任务度过了一个重要转折点。这些行星的半径是地球的0.87倍和1.03倍，但由于它们距离主星太近，可能不具备可居住性。它们位于距离地球大约1000光年的天琴座五行星系里。

5.可能的海洋世界

开普勒-22b是迄今为止发现的距离地球最近的行星。这颗距离我们600光年的行星的半径大约是地球的2.4倍，它围绕一颗像太阳的恒星运行。此外，它与其母星的距离比地球距离太阳少15%，轨道半径是地球轨道的85%，围绕主星运行一周需要大约290天，比地球年稍短一些。从开普勒-22b的母星发射出的光能量比太阳少25%。距离和光能量的状态组合在一起，就使行星表面有适合生命生存的温度。科学家预测，如果该行星有大气层，其表面的温度大约是22℃，就可能会有一个巨大的温暖海洋，甚至有可能存在生命。

6.存在蒸发现象的行星

2012年5月，开普勒天文望远镜发现一颗类似彗星的行星，它围绕一颗距离地球1500光年的恒星运行。这颗恒星比我们的太阳更小，而且温度更低。这颗小行星像水星一样大，它每16小时围绕主星运行一周，随着水分不断蒸发，整个行星慢慢分解成尘土。它面对恒星的一面可能是一个沸腾的岩浆海洋，以当前的蒸发速度计算，这颗行星将会在未来大约2亿年内消失。

7.最小的行星

开普勒-42是一个位于天鹅座的红矮星，距离地球约126光年，它包含有史以来见过的最可爱的小型太阳系。天文学家估计，银河系中约有1/3的红矮星可能有类地行星存在，而银河系中存在大量红矮星，因此在宇宙中可能有大量类地行星。开普勒-42拥有三颗比地球更小的岩石行星，最小的一颗大约只有火星那么大。所有行星围绕主星一周均不超过2天，这意味着它们可能距离主星太近，不会存在任何类型的生命。

8.环绕两颗恒星运行的行星

科学家认为，没什么比开普勒-16b更能代表环绕两颗恒星运行的行星。这是科学家发现的第一颗围绕两颗恒星运行的行星，很像影片《星球大战》里卢克一天行者的家园塔图因。这颗行星位于距离地球大约600光年的地方，它是天文学家以前无法确定其存在的一种行星。双子星之间的引力互动，会像促使行星形成一样摧毁它们。开普勒-16b是相当特殊的系统，因为该行星的轨道位于联星系形成行星的轨道下限之内。麻省理工学院的行星科学家萨拉·西格表示，在联星系统中要有行星存在，行星轨道半径必须是两颗星距离的7倍以上才能形成稳定系统，但开普勒-16b的轨道半径只有该推测距离的1/2。这颗土星大小的行星围绕两颗恒星运行一周需要229天，活物可能无法在它上面生存。开普勒天文望远镜随后证实，围绕双子星运行的行星并不是宇宙怪物。开普勒-34b和35b是另外两颗围绕两颗恒星运行的行星，双子星开普勒-47甚至拥有一个多行星系。

9.四重星系统

如果你对拥有行星的双子星系不感兴趣，何不看一看拥有行星的四重星系统。2012年10月，美国航空航天局宣布发现PH1，这是利用开普勒天文望远镜收集的数据发现的一颗行星，但并不是天文学家发现的。它是以凌日法在四重星系统中发现的第一颗行星，也是在四重星系统中发现的首颗环联星运转的行星，更是四重星系统中发现的第一颗行星。名为“行星猎人”的民间科研组织发现了这颗行星。这些收获颇丰的天文爱好者确定，PH1是一颗体积相当于海王星的巨大行星，质量大约是地球的20倍-55倍，半径是地球的6.2倍，距离地球约5000光年。PH1环绕着一对成员星之间距离相当近的联星系统，并且有另一组联星在相当远的距离环绕PH1所环绕的联星，因此成为四重星系统。

10.开普勒望远镜发现的恒星

尽管开普勒天文望远镜是一项行星搜索任务，但研究恒星的天文学家也从中受益匪浅。我们只有一个近距离恒星实例——我们的太阳，但是它并不能让我们弄明白有关其他恒星可能拥有的可变性和极端案例。而开普勒天文望远镜已经非常详细地了解了恒星的特征，它为物理学家提供了无与伦比的数据。该望远镜曾目睹发生在遥远恒星大气层里的微弱星震，这为我们提供了有关恒星大小、年龄、质量和内部结构等基本特征的信息。尽管这项任务可能会因其发现的行星而被后人世代铭记，但是它对我们了解宇宙也做出了不可磨灭的巨大贡献。