尋找另一個「地球」？開普勒太空望遠鏡新發現

導語：茫茫宇宙，適合生命存在的地球村是否獨此一家？最近，開普勒探測器又發現一大批行星，天文學家尋找地外生命又有了新目的地。開普勒探測器究竟是如何發現行星的？美國宇航局這次為何能公布如此多系外行星？這場大發現背後究竟隱藏著哪些秘密呢？

撰文：Nadia Drake

這張假想圖是開普勒太空望遠鏡發現的眾多行星中的一個：Kepler-186f。

插圖：NASA AMES/JPL-CALTECH/T. PYLE

時至今日，夜空中到處都是行星已經不再是天方夜譚了。隨著美國宇航局的開普勒探測器繼續將「漁網」撒向星辰大海，如今我們發現行星的速度可謂前無古人。

本周一，開普勒團隊宣布，他們又確認了1284顆系外行星。迄今為止，開普勒計劃共發現了2325顆系外行星，共占銀河系中已知行星數量的三分之二。

5月10日，普林斯頓大學的Timothy Morton在新聞發布會上說道：「這是我們宣布最多系外行星的一次發布會。」

在這些新發現的行星中，大約有500顆行星可能與地球一樣是岩石行星，其中9顆處於所在星系的宜居帶，或處於行星表面可維持液態水存在的區域。某些行星很可能與目前已知的、最類似地球的天體很類似，如Kepler 186f和Kepler 452b。

開普勒項目科學家、美國宇航局艾姆斯研究中心的Natalie Batalha稱：「我們正在對星系取樣，想弄清到底有多少顆行星，弄清我們還需要探測多遠才能找到像地球一樣潛在宜居的行星。」

科學家使用了新型自動化技術才找到最近這一大批外星行星。該技術由Morton研發，能夠整理歸類開普勒探測器發回的大量數據。昨天出版的《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal）上對此有詳細描述。這項基於統計學的自動化技術開發出來之前，尋找並確認系外行星的存在是一項十分耗時的工作，而且需要後續的觀測才能排除掉那些可能偽裝成行星的天體。

人類發現第一顆系外行星是在20年前，那是一顆與木星大小相當的大行星，正圍繞著類似於太陽的一顆恆星運轉。在那之前，許多科學家甚至懷疑我們到底能不能在太陽系外找到哪怕一顆行星，更遑論找到數千顆了。如今發現的這數千顆系外行星中，大部分都是最近兩年的成果。

美國宇航局天體物理部門的負責人Paul Hertz稱：「如今我們知道系外行星其實很普遍，知道銀河系裡的多數恆星都擁有行星系統，知道銀河系裡相當一部分恆星都擁有潛在宜居的行星。我們在宇宙中是否獨此一家？知道上面那些才是回答這個問題的第一步。」

隔壁的「地球」？

2009年，開普勒探測器發射升空之後，才使得尋找系外行星的難度大大降低。曾有四年時間，該探測器只盯著銀河系平面上那麼一小塊閃閃發光的區域。從停留在太空中開始，這部望遠鏡就一直以無以媲美的精確度，觀察著從150000多顆恆星面前飛過的恆星。（行星從恆星圓盤前飛過時會造成恆星光線變弱，這就是發現行星的原理。）

科學家根據這種閃爍，就能確定出遙遠行星的大小，以及圍繞某個恆星運行的行星數量，並計算出行星圍繞其恆星公轉一周的時間。

然而，那一塊天空只是滄海一粟，開普勒要想看到一顆行星，它上面的望遠鏡必須恰好與行星對齊。Batalha從開普勒發現的結果推測，銀河系中很可能布滿了與地球很類似的行星。

她說：「單單在我們所在的銀河系裡，就有10億多顆這類行星。然後，你可能也會問『距離我們最近的潛在宜居行星在哪裡？』 結果你會發現它在11光年之外。從天文上看，這個距離確實已經非常近了。」

Batalha指出，科學家們仍在努力計算出類地行星的普遍性。截至目前，大約25%的紅矮星系統里可能存在著某些類似地球的行星。如果將更大、更熱的恆星考慮在內，這一比例可能要低一點。不過，數據尚在分析當中，據Batalha稱，更加精確的估測預計將在2017年發布。

處處有行星

最近這次大發現所使用的數據來自於開普勒探測器當初能正常運轉的時候。2013年，該探測器上四個反應輪中的第二個丟失，它也因此無法再精確地盯住某個區域。不過，科學家們並未終止這個項目，而是試圖想辦法利用太陽光來校準它，並為它從新設置任務，讓它去研究比以前那片天域更大的地方。

從K2計劃啟動以後，開普勒共囊獲了幾十顆行星，並開始觀測超新星、在星系中遊盪著且不圍繞任何恆星運轉的獨行天體，甚至觀測距離很近的海王星之類的行星。開普勒探測器也證明了自己是多麼堅強：就在幾周前，它才從另外一個近乎毀滅性的機械故障中恢復過來，重新站穩了腳跟。

「這個探測器的一切看起來都挺好。」開普勒計劃負責人Charlie Sobeck如此說道。

有開普勒熱情的眼神繼續盯著天空，加上地面、太空即將出現的各種觀測站，我們對宇宙的觀測還將繼續出現翻天覆地的變化。

Batalha說：「當你仰望星空時，你看到的不只是散發著微光的恆星，你還會將其看作散發著微光的行星系統。這是我們尋找地外生命存在證據的宏觀目標的一個部分，我們想知道我們是否獨此一家。」

（譯者：mikegao）

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