Gliese 876

Gliese 876

目前已有155顆日外行星被發現,但其中大多數的質量都與氣體行星木星更加相當,跟岩石行星地球不在一個檔次之上(木星的質量是地球的318倍)。儘管這顆新行星由於它相對較低的質量而被打上了“類地”的標籤,但這顆行星的表面溫度被估計為攝氏200到400度(華氏400到750度),因為這顆行星距離它的恆星實在是太過親密了。

信息


名稱:格列澤876、IL Aqr、HIP 113020、Ross 780
光度:0.00157倍太陽光度(0.006.038×10^23W)
天體類別:M3V
表面溫度:3470K
半徑:193000km(≈0.28倍太陽半徑)
自轉周期:6800天
擁有行星:4個(b,c,d,e)

簡介


Gliese 876是一顆紅矮星,其光譜類型為M4V,位於寶瓶座,距離地球15光年。它的體積為太陽的一半,並已發現兩顆行星,其軌道共振為2:1。Gliese 876是迄今被證實有行星的兩顆紅矮星之一,另一顆恆星是GJ 436。

發現


在2005年6月,美國國家科學基金會宣布再發現一顆新行星,它可能是一顆類地行星,其質量最小約為地球的5.9倍,其公轉周期為1.94天,與日距離約為0.021天文單位(300萬公里)。

發現過程


2005年6月13日,星期一,美國國家科學基金會宣布再發現一顆新行星。這顆新發現的行星大約是地球質量的7倍,因此成為了已被發現的、圍繞著一顆主序星“矮”星(類似我們太陽的恆星,燃燒氫元素而發光)公轉的、最小的日外行星。 (我們的太陽系外還有已知更小的行星,不過不幸的是,它們所圍繞著的是脈衝星,即死亡恆星快速自轉的殘骸。這樣的行星被認為根本不適合居住,因為脈衝星會釋放出強烈的輻射。)十倍地球質量或者更小的行星被認為是由岩石構成的,而質量更大的行星大概是由氣體組成,因為它們更強的引力意味著,它們能夠在行星形成時聚集和保持更多的氣體。

被發現的日外行星


這顆行星距離恆星Gliese 876僅有0.021天文單位(300萬公里, 1天文單位是地球到太陽的距離約為1.5億公里),完成一周公轉還不到2個地球日。我們太陽系中最靠近太陽的行星——熾熱的水星——也比它遠了將近近20倍,軌道半徑約為0.4天文單位。
“因為行星處於兩天周期的軌道上,它被加熱到烤箱一般的溫度,因此我們確實不期待生命(的存在),”科學小組成員,華盛頓卡內基研究所的保羅·巴特勒(Paul Butler)說。在我們太陽系中,可居住地帶——溫度剛好可以讓液態水存在於行星表面的區域——大約為0.97到1.37天文單位,即介於金星火星軌道之間。恆星Gliese 876大約比我們的太陽暗淡600倍,因此它的可居住地帶要更加靠近恆星,大約介於0.06到0.22天文單位之間。新行星處在0.021天文單位的距離上,遠遠不到可居住地帶的下限,它還受到了更大量高能輻射,例如紫外線X射線的影響。儘管與類似我們太陽的恆星相比,Gliese 876這樣的紅矮星釋放的紫外輻射水平較低,但它們確實釋放著劇烈的X射線耀閃。如此近距離軌道的另一個後果是,行星也許會被潮汐力鎖定,總是以同一面朝向恆星。除非有厚實的大氣層傳播熱量,這顆行星的一面將過於熾熱,而另一面仍將保持寒冷。

年齡


Gliese 876被認為大約有110億年之久了,使得它的年齡是我們太陽的兩倍還多。但在某種程度上,Gliese 876還只是青少年,而我們的太陽已經是個中年人了。類似我們太陽的G型星大約可以存活100億年,而M型紅矮星被認為可以生存1000億年(比宇宙 的年齡更悠久!)。科學小組成員,加州大學伯克利分校的傑弗里·馬西(Geoffrey Marcy)說,M型恆星花了很長時間冷卻下來,收縮到它們的主序星大小,發光發熱。他說如果行星是向內移居到現在這條近距離軌道之上的話,這種遷移大概是在最初的幾百萬年內發生的,然後在接下來的幾億年間,行星遭受了比現在多得多的輻射的影響。 Gliese 876被認為是一顆貧金屬星(對天文學家來說,任何比氫和氦更重的元素都被歸類為“金屬”)。行星的形成也許與恆星的金屬丰度有關,因為恆星和行星都是在同樣的原初物質中形成的。因此一顆由硅和鐵元素所組成的類似地球的岩石行星,被認為會圍繞著一顆富含金屬的恆星運行。

多行星系統


儘管Gliese 876是一顆貧金屬星,但它仍然擁有一個多行星系統。兩顆已知的氣體巨行星圍繞著Gliese 876運行:最外側的行星質量將近是木星的兩倍,軌道半徑為0.21天文單位;中間的行星約為木星的一半,軌道半徑0.13天文單位。 “整個行星系統就像一個小號的太陽系,”馬西說。“恆星小,軌道也小,最內側的行星最小,剛好與我們太陽系的結構一樣,最小的行星在巨行星內側運行。”我們的太陽系擁有更多的活動空間。水星距離太陽比這些行星的所有距離組合都遠。Gliese 876系統中的行星是如此靠近,以至於它們的引力相互影響。這種引力拔河賽就是科學家們最早能夠檢測出些行星的原因。在公轉的過程中,行星的引力從不同的方向拉扯著它們的恆星。科學家們通過測量恆星光線中由此產生的譜線偏移,從而確定出這些行星的存在。為了獲取更多關於Gliese 876最小行星的認識,科學家們應該需要利用另一項行星搜索技術,即掩食測光法。這種方法可以測量一顆行星從我們視場中的恆星前面經過時,恆星光線的變化方式。公轉行星的掩食使得天文學家們能夠測量這顆行星的質量和半徑。通過這些數據可以推算出行星的密度,然後可以推測行星的組成,判斷行星究竟是岩石的還是氣體的。然而,掩食測光法無法告訴我們任何關於Gliese 876周圍行星的情況,因為這個系統與我們的視平面傾斜了50度。這樣的傾角意味著,這些行星不可能遮擋任何抵達地球的星光。紅矮星是我們銀河系中最普遍的恆星類型,佔據了全部恆星的70%。然而在150顆他們已經研究了數年的紅矮星中,馬西和巴特勒只發現了其中兩顆有行星圍繞。因為目前大部分被發現的行星都是氣體巨行星,這可能意味著紅矮星不太容易擁有此類行星。馬西說,他們將繼續監測Gliese 876系統中第四或第五顆行星可能存在的任何跡象。“從現在起,它肯定將成為我們最關注的恆星之一。”

日外行星的發現


第一顆日外行星的發現是1995年10月5日,由日內瓦天文台的邁克爾·麥耶(Michel Mayor)和戴德爾·奎羅茲(Didier Queloz)宣布的,馬西和巴特勒在第二周就證實了這項觀測。2004年8月25日,麥耶、努諾·桑托斯(Nuno Santos)及其同事宣布發現了第一顆海王星質量的日外行星——當時,這是已知圍繞著類日恆星運行的最小日外行星。在這項宣布之後不到一個星期,馬西和巴特勒就公布了另外兩顆海王星質量行星的發現。麥耶及其同事們也研究過Gliese 876。在1998年6月的一次天文學會議中,麥耶和馬西各自獨立地宣布,檢測到了圍繞這顆恆星運行的質量較大的氣體巨行星。馬西和巴特勒率先追蹤了這項發現,在2001年宣布發現了這顆恆星的第二顆氣體巨行星。

搜尋類地行星


開普勒任務(Kepler mission),預計2008年6月發射,將搜尋圍繞著遙遠恆星運行的類地行星。這項任務將質量介於0.5到2.0倍地球質量,直徑介於0.8到1.3倍地球直徑的行星,定義為地球大小的行星。介於2到10倍地球質量之間的行星,比如周一宣布的這顆行星,被定 義為大型類地行星。