發現比地球大一點又老一點的親戚

發現比地球大一點又老一點的親戚
臺北市立天文科學教育館

美國航太總署（NASA）Ames研究中心（Ames Research Center）克卜勒研究團隊天文學家Jon Jenkins等人，從克卜勒任務（Kepler mission）觀測資料庫中新確認克卜勒452b（Kepler-452b）的確為系外行星，使已確認的系外行星數量達到1030顆：此外，克卜勒452b不僅母恆星與是與我們太陽類似的G2型類太陽恆星，且位在其母恆星的適居區中，更讓這些天文學家興奮的是它的大小幾乎與地球相同，是到目前為止所發現的適居區系外行星中最小的，也是迄今為止與地球最相似的系外行星（但只是相近，不代表就是另一顆地球）。除了克卜勒452b之外，這些天文學家還宣布了另外11顆小型的適居區系外行星候選者（habitable zone candidate planets）。今年是發現首顆系外行星的20週年，這些發現是系外行星探測史上一個重要的躍遷，代表著離發現另一顆地球的時日愈來愈近了。

適居區（habitable zone）是指恆星周圍溫度適中，使得岩質行星表面的水能以液態存在的區域。右上圖是太陽系、克卜勒452和克卜勒186等三個行星系統的大小比較，綠色部分代表其母恆星的適居區所在。其中克卜勒186系統非常緊密，整個系統在水星軌道以內，而其中的克卜勒186f是之前與地球最相似的系外行星（請參見天文新知 > 2014-04-18 發現第一顆位在適居區內的地球級系外行星）。

克卜勒425位在天鵝座方向，距離地球約1400光年。其周圍的行星克卜勒452b的直徑約比地球大60%，因此歸類為所謂的「超級地球（super-Earth）」級的系外行星。雖然它的質量和組成成分尚未完全確定，但根據先前的研究結果，這種大小的系外行星一般都是岩質行星。

雖然比地球大，但克卜勒452b環繞其母恆星一周約需385天，比地球的一年365天還長5%而已。且克卜勒452b和其母恆星的距離，大約也只比太陽到地球的平均距離（1AU）大了5%。此外，其母恆星克卜勒425表面溫度幾乎與太陽相同，年齡約為60億歲（約比太陽約老了5億歲），亮度比太陽亮20%，直徑比太陽大10%。

Jenkins表示：克卜勒452b已經待在其母恆星的適居區中約60億年了，比地球還要久，也擁有所有演化生命所需要的原料和環境條件，所以可以把克卜勒452b當作老一點、大一點的地球堂親，據此瞭解與反映出地球的演化環境。（小編註：雖說克卜勒452b有這個條件能演化出生命，但不代表已經在這顆行星上發現生命，或甚至有智慧的外星人。）

Jenkins等人是利用位在德州大學（University of Texas）麥當勞天文台（McDonald Observatory）、亞利桑那霍普金斯山（Mt. Hopkins）惠爾普天文台（Fred Lawrence Whipple Observatory）和夏威夷凱克天文台（W. M. Keck Observatory）等地面望遠鏡進行克卜勒452b的確認工作。從這些地面望遠鏡的測量資料，這些天文學家進一步精確測量其母恆星的大小和亮度等訊息，然後根據母恆星的這些數據估算克卜勒452b的直徑和軌道大小的性質。

Jenkins等人近期從克卜勒任務於2009年5月至2013年5月的觀測資料庫中，找出521顆新的系外行星候選者（下方左圖中的黃點部分），這使得克卜勒任務偵測到的系外行星候選者的數量上升至4696顆。不過這些候選者還需後續觀測，才能確認是否為真實的系外行星。而克卜勒452b正是這521顆系外行星候選者中，第一個被確認真的是系外行星的。

這些新發現的系外行星候選者中，其中有12顆的大小介在1~2倍地球直徑之間，且都位在適居區中。而在這12顆中，又有9顆的母恆星，其大小與溫度都與我們的太陽相近。下方右圖顯示克卜勒任務自2009年發射迄今所發現的12顆位在適居區中的小型岩質行星候選者的分佈位置。目前天文學家將這類位在適居區中的小型岩質行星統稱為「似地球行星（Earth-like planet）」，不過與傳統稱呼中將太陽系內側的水星、金星、地球與火星稱為「類地行星（terrestrial planets）」的意思不太一樣。

克卜勒任務是利用所謂的「凌日法（transit）」來搜尋系外行星，偵測系外行星通過母恆星前方而使恆星亮度下降的現象。現在這些系外行星候選者的篩選程序幾乎都已自動化，因此可以很快速而系統性的找出每一個凌日訊號。隨發現數量愈來愈龐大，讓天文學家得以透過統計方式，精確地找出並測定銀河系中那些類似地球的小型岩質行星們的概況。

地球2.0，不遠了。

資料來源

http://www.nasa.gov/press-release/nasa-kepler-mission-discovers-bigger-older-cousin-to-earth, 2015.07.23, KLC

本文轉載自臺北市立天文科學教育館

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1388

Image credit: NASA/Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

更多關於克卜勒任務詳請請見：http://www.nasa.gov/kepler