巨蟹座55e是(shi)一顆(ke)環繞著(zhu)巨蟹座55A的(de)太陽系外行星,大小是(shi)海(hai)王星的(de)51%,直徑達(da)2.55萬(wan)公里,質(zhi)量和密(mi)度分(fen)別是(shi)地球的(de)8.63倍和1.07倍,是(shi)至(zhi)2012年(nian)為(wei)止發(fa)現(xian)的(de)密(mi)度最(zui)大的(de)固態行星,表(biao)面溫度接近2700攝氏度。距離地球相(xiang)當近,為(wei)40.2±0.4光年(nian)。
2016年2月,歐洲太空總署發布(bu)巨蟹座55e圖片。根據(ju)從(cong)NASA斯(si)皮(pi)策紅外望遠(yuan)鏡的對該行星兩年期觀(guan)測數據(ju)顯(xian)示,兩年中該行星溫度(du)(du)變化幅度(du)(du)就達(da)3倍(bei)之多,表面溫度(du)(du)從(cong)1000攝氏度(du)(du)變為2700攝氏度(du)(du),變化相當之快。
巨蟹(xie)座(zuo)55e(英文:Cancri 55 e)是一的環(huan)繞著巨蟹(xie)座(zuo)55A的太陽系外行星,表面多巖石(shi),他(ta)離母(mu)恒星很近,公轉周期(qi)不到(dao)兩天。
巨蟹(xie)座55e是(shi)一(yi)(yi)顆(ke)“超級地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)”,構造為巖質(zhi),大小約為地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)兩(liang)倍(bei),質(zhi)量約為地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)八倍(bei),其直徑比地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)大2倍(bei)達到約25512公里(li),而(er)體積則達地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)8倍(bei),密(mi)度為地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)1.07倍(bei)。它和另外四顆(ke)行星一(yi)(yi)起圍繞著巨蟹(xie)座中一(yi)(yi)顆(ke)類似太(tai)陽恒星公轉(zhuan)。巨蟹(xie)座55e距離母星很近,以至(zhi)于(yu)每年(nian)只(zhi)有18個(ge)小時。它還是(shi)潮汐鎖定(ding)的(de),也就是(shi)說不像地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)這(zhe)樣自轉(zhuan),而(er)是(shi)有一(yi)(yi)個(ge)永久性的(de)白晝側和黑(hei)夜(ye)側。
美國宇航局斯皮策(ce)紅外(wai)望(wang)遠鏡探測到巨蟹座55e行(xing)(xing)(xing)星(xing)的(de)光線,這顆行(xing)(xing)(xing)星(xing)環(huan)繞一(yi)顆距離地球(qiu)41光年(nian)的(de)恒星(xing)運行(xing)(xing)(xing)。巨蟹座55e行(xing)(xing)(xing)星(xing)自轉一(yi)周(zhou)僅相當于地球(qiu)18個小時。
該(gai)行(xing)星的(de)發現或將是研(yan)究行(xing)星演化(hua)、存(cun)留的(de)一個(ge)重大突破(po)。由于(yu)其(qi)密度接(jie)近(jin)于(yu)鉛(qian),且離地球是如此(ci)之近(jin),以(yi)至于(yu)人們可(ke)以(yi)直接(jie)用(yong)肉眼觀察到其(qi)母恒(heng)星。
雖然(ran)巨(ju)蟹座(zuo)55e上面地獄般的(de)灼熱意味(wei)著不可(ke)能有生命存(cun)在,但此類型的(de)行(xing)星仍是(shi)科學(xue)家(jia)迫切(qie)希望用(yong)望遠鏡(jing)觀(guan)測(ce)(ce)的(de)。因為(wei)母恒(heng)星明亮的(de)高亮度讓很多種敏感的(de)測(ce)(ce)量變得可(ke)行(xing),所以(yi)巨(ju)蟹座(zuo)55e是(shi)一(yi)個測(ce)(ce)驗行(xing)星形成、演化和存(cun)留的(de)理(li)論的(de)完美實驗室(shi)。
科(ke)學家(jia)(jia)與2004年(nian)(nian)首(shou)次發(fa)現(xian)了巨蟹(xie)座55。而發(fa)現(xian)巨蟹(xie)座55e行星(xing)的(de)加拿大空間(jian)(jian)望遠鏡“MOST”是科(ke)學家(jia)(jia)觀察(cha)研究這個(ge)“超級地球(qiu)”最直接的(de)手段和方(fang)法。“MOST”造價低廉(lian),僅(jin)有(you)手提(ti)箱(xiang)般大小,2003年(nian)(nian)由加拿大太空總(zong)署發(fa)射,受命觀測10顆(ke)星(xing)球(qiu)。其最初僅(jin)預定工作一(yi)年(nian)(nian)時間(jian)(jian),但8年(nian)(nian)過去了MOST卻仍然運行良好(hao),共已經(jing)觀測了超過2000顆(ke)星(xing)球(qiu)。
據科(ke)(ke)學家介紹,母恒(heng)星(xing)(xing)(xing)巨蟹座(zuo)55A距地(di)球(qiu)大約40光年(nian)距離(li),和(he)太(tai)陽一樣是一顆黃矮(ai)星(xing)(xing)(xing),在之后(hou)兩個月中人(ren)們可(ke)用(yong)肉眼在巨蟹星(xing)(xing)(xing)座(zuo)中觀察到它。當巨蟹55座(zuo)e處(chu)于白晝時,其母恒(heng)星(xing)(xing)(xing)看(kan)上(shang)去(qu)會比(bi)夜間大60倍,亮度則(ze)是夜間的(de)3600倍。巨蟹座(zuo)55e是一個4行(xing)星(xing)(xing)(xing)系統的(de)組成(cheng)部分,自1997年(nian)來一直處(chu)于科(ke)(ke)學家的(de)監視(shi)下,由于發(fa)現(xian)其密度之高(gao)、同地(di)球(qiu)的(de)距離(li)之近而引起了關注。此行(xing)星(xing)(xing)(xing)系統是通過(guo)“多普(pu)勒方法”發(fa)現(xian)的(de),此方法可(ke)測(ce)量某(mou)星(xing)(xing)(xing)球(qiu)由受其他未(wei)知星(xing)(xing)(xing)球(qiu)引起的(de)不(bu)穩定擺動(dong)。
盡管(guan)巨蟹(xie)55e表面溫度接近2700攝氏(shi)度,但有些(xie)天文學家認為(wei)巨蟹(xie)座55e的(de)強大(da)引力可(ke)(ke)能仍使其能夠保持(chi)一個大(da)氣(qi)層(ceng)。這(zhe)(zhe)種類型(xing)的(de)行星被(bei)稱為(wei)“超級(ji)地球”(Super-Earths),即擁有大(da)氣(qi)層(ceng)、體積相(xiang)當于地球10倍的(de)行星,一直(zhi)讓科學家抱有特殊(shu)興(xing)趣,因其有成(cheng)為(wei)固體的(de)可(ke)(ke)能性(xing),抑(yi)或存在(zai)(zai)著液態海洋。這(zhe)(zhe)意味著如果(guo)溫度等其他條件合適,它們有可(ke)(ke)能成(cheng)為(wei)潛在(zai)(zai)外(wai)星生命形式(shi)的(de)家園。
不(bu)列顛哥倫比亞大學教授馬修斯(Jaymie Matthews)興奮的(de)稱:“這簡直和《星(xing)際(ji)迷航》(Star Trek)電影中的(de)柯克船長所做(zuo)的(de)事(shi)一樣。我們終于實(shi)現(xian)了——可(ke)能還(huan)超越了——童年夢想中的(de)科幻場景。”
該行星發現小組的天文學(xue)家(jia)來(lai)自包括麻省理(li)(li)工學(xue)院(yuan)、不列顛哥(ge)倫比亞大(da)學(xue)、史密森(sen)松天體物理(li)(li)中心以及加州(zhou)圣克魯斯大(da)學(xue)等研(yan)究機(ji)構。
自從(cong)發(fa)現(xian)(xian)巨蟹座(zuo)55e行星(xing)(xing)(xing),天(tian)文(wen)學家(jia)日益(yi)發(fa)現(xian)(xian)更多關(guan)于(yu)這(zhe)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)的奇(qi)特特征,研究人員現(xian)(xian)已知道這(zhe)顆(ke)行星(xing)(xing)(xing)是巨蟹座(zuo)55e恒星(xing)(xing)(xing)(位(wei)于(yu)巨蟹星(xing)(xing)(xing)座(zuo))系統(tong)中5顆(ke)系外行星(xing)(xing)(xing)其中之(zhi)一。由(you)于(yu)巨蟹座(zuo)55e行星(xing)(xing)(xing)擁(yong)有超(chao)密集質量和(he)極(ji)端近距離(li)軌道,從(cong)而使它(ta)格外令天(tian)文(wen)學家(jia)關(guan)注,它(ta)與恒星(xing)(xing)(xing)之(zhi)間的距離(li)比水(shui)星(xing)(xing)(xing)和(he)太陽之(zhi)間距離(li)近26倍。
這項最新斯皮策(ce)觀測(ce)顯示(shi),巨蟹座(zuo)55e行(xing)星(xing)(xing)朝向恒星(xing)(xing)的(de)一側(ce)(ce)非常熾熱,溫度接(jie)近(jin)于1726攝氏度。這顆行(xing)星(xing)(xing)很可能是一個(ge)黑暗的(de)星(xing)(xing)球,它缺少充實的(de)大(da)氣層(ceng)來加(jia)熱朝向恒星(xing)(xing)的(de)反(fan)向一側(ce)(ce)。
更為奇特的是(shi),這(zhe)顆行星遍布淤泥(ni),之前斯皮策望遠鏡的觀測數據顯(xian)示巨(ju)蟹座55e行星五分之一(yi)質量是(shi)由較輕元素(su)構(gou)成(cheng),其(qi)中(zhong)包括(kuo)水(shui),但(dan)是(shi)極端(duan)熾熱的溫度(du)和大氣(qi)壓(ya)力在這(zhe)顆行星表(biao)面(mian)形成(cheng)一(yi)種“超(chao)臨界流(liu)體(supercritical fluid)”狀態。
超臨界流體(ti)可以(yi)想像成為液體(ti)狀態下的(de)氣(qi)體(ti),它存(cun)在(zai)于極端大氣(qi)壓力和溫(wen)度(du)環境(jing)。在(zai)地球上,在(zai)蒸汽(qi)發(fa)動(dong)機(ji)中水可以(yi)達到超臨界流體(ti)狀態。
之前(qian)(qian)在對巨蟹座55e行星(xing)的(de)研究(jiu)中(zhong),采用一種叫做(zuo)凌日法(fa)的(de)技(ji)術(shu)來分(fen)析這顆行星(xing)途經主恒星(xing)前(qian)(qian)方時(shi)所發生的(de)變(bian)化,在這項最新(xin)研究(jiu)中(zhong),天(tian)文學家使(shi)用斯皮策望遠鏡(jing)勘(kan)測到巨蟹座55e行星(xing)自(zi)身釋放的(de)紅外(wai)光線(xian)。
斯皮(pi)策望遠鏡對巨蟹座(zuo)55e行(xing)星的最新(xin)觀(guan)測(ce)結果(guo)與超臨界流體水世界理論相吻合,這顆(ke)行(xing)星很可能是覆蓋超臨界流體水的巖石星球,并在(zai)星球表(biao)面形成蒸汽層。
比利時列日大學邁克(ke)(ke)爾-吉倫首(shou)席調查員邁克(ke)(ke)爾-吉倫(Michael Gillon)說:“這非(fei)常(chang)類似于(yu)海(hai)王(wang)(wang)星,如果(guo)將(jiang)海(hai)王(wang)(wang)星軌道(dao)距離更接近(jin)太陽,將(jiang)觀測(ce)到它的大氣(qi)層出現(xian)蒸發現(xian)象(xiang)。”這項研究報(bao)告(gao)詳細情況發表(biao)在《天體物理學雜志(zhi)》上(shang)。
2003年(nian),美(mei)國宇(yu)航(hang)局(ju)投資(zi)7.7億美(mei)元建造的(de)斯(si)皮(pi)策太空望遠鏡(jing)發射升空,當前處(chu)于延(yan)長任務(wu)期(qi),主要進行(xing)宇(yu)宙紅外線觀測(ce)研究。美(mei)國宇(yu)航(hang)局(ju)官員表示,在延(yan)長任務(wu)期(qi)中,望遠鏡(jing)工程師調整了幾項觀測(ce)設置,從而有助(zhu)于實現行(xing)星觀測(ce)最(zui)優化效(xiao)果。
美(mei)國宇航局下(xia)一個(ge)重要(yao)紅外太(tai)空觀測平(ping)臺――詹姆斯·韋(wei)伯太(tai)空望遠鏡預計(ji)于2018年發(fa)射(she),它將(jiang)潛在揭曉巨蟹座55e行(xing)星和其他類似超(chao)地球行(xing)星更多的詳細情況。
美國宇航(hang)局噴氣(qi)推進實驗室斯皮(pi)策項目科學家邁克爾(er)-維爾(er)納(na)(Michael Werner)說:“我們可以想像(xiang)40年前,當時還未(wei)發現系(xi)外行星,正(zheng)是基于斯皮(pi)策望遠鏡的優異性(xing)能,它能夠(gou)適應新的宇宙探(tan)索領域,并獲得突破性(xing)天文發現。”
天(tian)文(wen)學家觀(guan)測(ce)到一(yi)個“超級地球(qiu)”的溫度變(bian)化(hua)異常(chang)劇烈(lie)——這是(shi)科學家第(di)一(yi)次(ci)觀(guan)察到太陽系之(zhi)外巖(yan)質行星的大(da)氣變(bian)化(hua)——據信(xin)它可能是(shi)由大(da)量的火山活動引起的,進(jin)一(yi)步增加了這顆“鉆(zhan)石行星”的神(shen)秘(mi)性。
“這是(shi)我們首(shou)次觀(guan)察到(dao)系外行星(xing)放出變化如此(ci)(ci)劇(ju)烈的光線,”劍橋大學(xue)(xue)天文研究所的尼(ni)庫·馬杜蘇丹博士說,“在此(ci)(ci)之前,天文學(xue)(xue)界(jie)尚未(wei)探(tan)測到(dao)任(ren)何其他‘超級地球’的熱(re)輻(fu)射(she)信息和表面(mian)活動信息。”
劍橋(qiao)大(da)學的(de)(de)科學家們首次探測到(dao)太陽系(xi)之外巖質(zhi)行星(xing)(xing)的(de)(de)大(da)氣(qi)變(bian)化(hua),同時還發現在(zai)兩年的(de)(de)時間內溫度變(bian)化(hua)了近三(san)倍(bei)。盡管(guan)研究(jiu)者很快指出(chu)變(bian)化(hua)的(de)(de)誘因(yin)還需要(yao)進一步研究(jiu),但是他們相信行星(xing)(xing)表(biao)面(mian)的(de)(de)大(da)量火山活動很可能是原因(yin)所在(zai)。掌握(wo)窺視巖質(zhi)超級地球(qiu)的(de)(de)大(da)氣(qi)層以(yi)及觀察表(biao)面(mian)環(huan)境的(de)(de)能力,是邁向確認系(xi)外宜居(ju)行星(xing)(xing)的(de)(de)一個重要(yao)里程碑。
借(jie)助于美國(guo)航空航天(tian)(tian)局的(de)(de)(de)(de)(de)(de)斯皮策空間望遠鏡,科學家(jia)(jia)們觀察到了系(xi)(xi)外行星(xing)發出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱輻射。這顆系(xi)(xi)外行星(xing)名為(wei)巨(ju)蟹(xie)(xie)座55e,圍繞著一顆類太陽(yang)(yang)恒星(xing)旋轉(zhuan),位(wei)于40光年之外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨(ju)蟹(xie)(xie)座。科學家(jia)(jia)首(shou)次發現了快速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境變(bian)化(hua),行星(xing)白晝側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)在1000至2700攝氏(shi)度(du)之間擺動(dong)(dong)。科學家(jia)(jia)相信這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)變(bian)化(hua)可能(neng)是(shi)由巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣體流(liu)和塵埃流(liu)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),而這些(xie)流(liu)束的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起因(yin)很(hen)可能(neng)是(shi)火(huo)山。火(huo)山活動(dong)(dong)具有異常高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)(dong)頻率,高于木衛(wei)一——太陽(yang)(yang)系(xi)(xi)中地質最活躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體。
科(ke)學家們之前研究(jiu)的(de)系外行星大多(duo)數都是類似(si)于土(tu)星和土(tu)星的(de)大型氣體行星,這(zhe)是因(yin)為他們體積大,相對容易被(bei)發(fa)現。最近幾(ji)年,科(ke)學家們已經能夠測(ce)繪很(hen)多(duo)氣體行星的(de)環境,但是研究(jiu)質量(liang)為地球一倍至十倍之間的(de)超級地球仍然(ran)是困難重(zhong)重(zhong)。之前關于巨蟹座55e的(de)觀測(ce)顯示它含有(you)豐富(fu)的(de)碳(tan),這(zhe)意味著它是由鉆(zhan)石構成的(de)。科(ke)學家們相信,它是第(di)一個主要由鉆(zhan)石構成的(de)行星。然(ran)而,這(zhe)次新的(de)發(fa)現很(hen)大程度上攪渾了(le)早期的(de)判斷,并且開(kai)啟了(le)新問題。