NASA望遠鏡發現最大一批位於同一恆星宜居帶的地球大小的行星

該圖顯示TRAPPIST-1f的可能表面，TRAPPIST-1f是TRAPPIST-1系統中新發現的行星之一。 使用Spitzer太空望遠鏡和地面望遠鏡的科學家已經發現系統中有七個地球大小的行星。該圖版權所有者是NASA/JPL-Caltech。

美國國家航空航天局（NASA）的Spitzer太空望遠鏡揭示了第一個已知的圍繞單一恆星的七個類似地球大小的行星的系統。這些行星中的三個牢固地位於宜居帶中，即恆星周圍的一片區域，在那裡的岩石行星最可能具有液態水。

這個發現為我們在太陽系外的同一顆恆星周圍發現最多的宜居帶行星創造了新紀錄。這七個行星在正確的大氣條件下都可能有液態水，我們知道這是生命的關鍵，不過宜居帶中三個行星的機會最高。

NASA在華盛頓的科學任務理事會的副理事長Thomas Zurbuchen說：「這個發現可能是尋找有助於生命的宜居環境的難題中重要的一篇。回答『我們是否孤獨』這個問題是極重要的科學事項，第一次在宜居帶發現那麼多這樣的行星是邁向這個目標的非凡一步。」

離地球大約40光年，這個位於水瓶座的行星系統離我們相當近。因為這些行星位於太陽系以外，所以它們在科學上被稱為系外行星。

這個系外行星系統被稱作TRAPPIST-1，根據在智利的凌星行星和星子小型望遠鏡（TRAPPIST）命名。2016年的5月，使用TRAPPIST望遠鏡的研究人員宣布他們發現了這個系統的三個行星。在包括歐洲南方天文台的超大望遠鏡等幾個地面望遠鏡的輔助下，Spitzer望遠鏡證實了這些行星中的兩個的存在，並發現了另外五個，將這個系統里的已知行星數目增加到7個。

這個新的結果發表在周三的《Nature》雜誌上，並在華盛頓的NASA總部的一個新聞發布會上宣布。

利用Spiter望遠鏡的數據，研究小組精確地測量了這七個行星的大小，第一次預測了他們中六個的質量，使得他們的密度可以被預測。

基於它們的密度，所有TRAPPIST-1行星幾乎都是岩石的。進一步的觀察不僅能夠幫助決定它們是否富含水，而且可能揭示它們中任何一個的表面是否有液態水。第七個也是最遠的一個行星的質量還沒推測出來，科學家們相信它可能是一個冰雪世界，但是還需要進一步的觀察。

這篇論文的第一作者、比利時列日大學的TRAPPIST系外行星研究的課題組長Michael Gillon說：「TRAPPIST-1的七個奇蹟是第一次在這樣的恆星周圍發現的地球大小的行星，這也是目前研究可能的宜居的地球大小的行星的大氣層的最佳目標。」

基於可以獲得的關於這些行星的大小、質量和軌道距離，這張藝術家的作品展示了TRAPPIST-1中的每個行星的可能外形。該圖片版權所有者是 NASA/JPL-Caltech。

與太陽相比，被歸為超冷矮星的TRAPPIST-1恆星是很冷的，因此在軌道離它很近，可能比我們太陽系中的行星跟太陽的距離還要近的的行星上，可能有液態水。TRAPPIST-1的所有7個行星的軌道跟它們的恆星的距離，都比水星到太陽的距離要近。這些行星相互之間也很近。如果有人能站在其中一個行星的表面，他或許能凝視鄰近行星世界上的地貌或雲層，有時候看起來會比地球天空中的月球還要大。

這些行星也可能被它們的恆星潮汐鎖定，這意味著某個行星的同一面可能總是面朝恆星，因此一邊是永晝，一邊是永夜。這可能意味著它們會有跟地球上完全不同的天氣模式。比如從永晝的一面吹往永夜的一面的強風，還有極端的溫度變化。

Spiter望遠鏡，一個跟著地球繞太陽運轉的紅外望遠鏡，很適合用於研究TRAPPIST-1，因為這個恆星在紅外線下變得最亮，它們的波長比可見光要長一些。在2016年的秋季，Spiter望遠鏡連續觀察到TRAPPIST-1近500小時。Spiter望遠鏡被特別地放置在它的軌道上，用來觀察凌星的行星，從而揭示這個系統的複雜結構。工程師們對Spiter的性能進行了優化，在Spiter的溫暖使命中觀察凌星行星，這是在第一個五年計劃實行之後空間站的冷卻劑用完之後開始的。

位於加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工學院紅外分析處理中心的NASA的Spiter科學中心的主任Sean Carey說：「這是我在Spiter望遠鏡運行14年來看到的最激動人心的結果，Spiter望遠鏡在接下來的秋季中將繼續跟蹤，進一步優化我們對這些行星的理解，這樣就可以讓James Webb太空望遠鏡進行跟蹤。關於這個系統的更多觀察一定會揭示更多秘密。」

為了跟蹤Spiter望遠鏡的發現，NASA的Hubber太空望遠鏡已經開始了對這些行星中的四個進行掃描，其中包括宜居帶最內側的三個。這些觀察旨在確定膨脹的氫主導的大氣層的存在，特別是針對這些行星周圍的像海王星一樣的氣體行星。

在2016年的5月，Hubber望遠鏡的研究團隊曾觀察了兩顆最靠里的行星，但是沒有發現膨脹大氣層的證據。這增強了這些靠近恆星的行星在本質上是岩石的可能。

Hubber研究的共同負責人、位於馬里蘭州的巴爾的摩市的太空望遠鏡科學研究所的天文學家Nikole Lewis說：「TRAPPIST-1系統提供了將來十年研究地球大小的行星周圍的大氣層的最佳機會之一。」NASA的尋找行星的Kepler太空望遠鏡正在研究TRAPPIST-1系統，測量該恆星由於行星凌星造成的在亮度上的極小變化。作為K2任務的運行，這個航天器的觀察將允許天文學家更好認識這些已知行星的性質，以及在這個系統中搜索更多的行星。K2觀察將在3月初結束，並將製作成公眾可以獲取的檔案。

這張海報描繪了去TRAPPIST-1e的旅程將是可能的。該圖片版權所有者是NASA/JPL-Caltech。

Spiter，Hubber和Kepler等望遠鏡將幫助天文學家規劃利用NASA即將在2018年部署的James Webb太空望遠鏡開展的跟蹤研究。擁有更大靈敏度的Webb望遠鏡將能探測到水、甲烷、氧氣、臭氧和行星大氣層的其它成分的化學指紋。Webb望遠鏡還將分析行星的溫度和表面壓力，這是確定它們宜居性的重要指標。

位於加利福尼亞州的帕薩迪納市的NASA的噴氣推進實驗室，為NASA的科學任務理事會管理者Spiter太空望遠鏡。科學操作是在位於加利福尼亞州的帕薩迪納市的Caltech的Spiter科學中心進行的。航天器操作是在位於科羅拉多州的利特爾頓的Lockheed Martin航天系統公司進行的。數據被儲存在加州理工學院紅外分析處理中心的紅外科學檔案館。加州理工學院負責為NASA管理噴氣推進實驗室。

來源：美國國家航空航天局（NASA）