開(kai)普勒-22b(Kepler-22b,KOI-087.01)是一顆在類太陽(yang)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)開(kai)普勒22宜居(ju)帶內運行(xing)的(de)(de)太陽(yang)系外行(xing)星(xing)(xing)(xing)。它(ta)(ta)位于(yu)天(tian)(tian)鵝座中,距(ju)地球約638光(guang)年(196秒(miao)差(cha)距(ju)),開(kai)普勒22比較暗淡,無法(fa)用(yong)肉眼看到。美國國家航空航天(tian)(tian)局(NASA)的(de)(de)開(kai)普勒太空望遠鏡(jing)于(yu)2009年5月(yue)12日第(di)一次觀測(ce)到開(kai)普勒22b凌星(xing)(xing)(xing)現象,2011年12月(yue)宣布其發現。它(ta)(ta)是已(yi)知的(de)(de)第(di)一個(ge)在類太陽(yang)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)宜居(ju)帶軌道上(shang)運行(xing)的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing),該行(xing)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)表面可能存在液態水。
開(kai)普(pu)勒22b的大(da)小(xiao)約(yue)是(shi)地(di)球的2.4倍,其(qi)質(zhi)量(liang)和(he)(he)表(biao)面組(zu)成雖然未知,但(dan)排除了類似地(di)球的組(zu)成,并且(qie)它可能具有(you)(you)富(fu)含(han)揮(hui)發物質(zhi)的液態或氣(qi)態外殼。有(you)(you)證據表(biao)明,假設該(gai)表(biao)面不受極(ji)端溫室效應(ying)加熱的影響,那么行星表(biao)面溫度適中。在沒有(you)(you)大(da)氣(qi)圈的情況(kuang)下,且(qie)反照(zhao)率和(he)(he)地(di)球一樣,那其(qi)熱平衡(heng)溫度約(yue)為(wei)262K(?11°C),而(er)地(di)球為(wei)255K(?18°C)。
2009年(nian)5月12日,開(kai)普勒(le)(le)太空望(wang)遠鏡(jing)(jing)在剛(gang)剛(gang)開(kai)始科(ke)學運作(zuo)的(de)第三天(tian),就(jiu)觀(guan)察(cha)到了Kepler-22b在其恒星(xing)前的(de)第一次凌(ling)星(xing)。2010年(nian)12月15日發(fa)現其第三次凌(ling)星(xing)。之后,斯皮策太空望(wang)遠鏡(jing)(jing)和地(di)面(mian)觀(guan)測(ce)提供了更多的(de)確認數據。2011年(nian)12月5日,公布(bu)該顆(ke)行星(xing)的(de)發(fa)現。威(wei)廉·伯(bo)魯奇(William Borucki)是(shi)NASA加州艾(ai)姆斯研究(jiu)中心的(de)科(ke)學家,也(ye)是(shi)開(kai)普勒(le)(le)望(wang)遠鏡(jing)(jing)項目的(de)首席科(ke)學家,同時是(shi)他領導了這個發(fa)現。
開普勒22b的(de)(de)半徑大約是地(di)球的(de)(de)2.4倍(bei)(bei)。它的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)和表面(mian)組成仍然未(wei)知(zhi),僅建(jian)立了一(yi)些(xie)非常粗(cu)略(lve)的(de)(de)估計:在(zai)3σ置(zhi)信(xin)極限(xian)下,它質(zhi)量(liang)(liang)小于(yu)地(di)球質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)124倍(bei)(bei),在(zai)1σ置(zhi)信(xin)區(qu)間下,它質(zhi)量(liang)(liang)小于(yu)地(di)球質(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)36倍(bei)(bei)。Kipping等人采(cai)用(yong)的(de)(de)模型。(2013)無法可靠地(di)檢測到質(zhi)量(liang)(liang)(最佳擬合值僅比1σ置(zhi)信(xin)區(qu)間稍大)。
被科(ke)學家稱為“水世界”的(de)(de)開(kai)普勒(le)22b可(ke)(ke)(ke)能(neng)是一顆“海(hai)洋行星”。盡管開(kai)普勒(le)22b與GJ 1214 b不(bu)同,但它(ta)也(ye)位于(yu)適居帶,因此它(ta)可(ke)(ke)(ke)能(neng)也(ye)與富含(han)水的(de)(de)行星GJ 1214 b相(xiang)類似。通過(guo)對恒星系統的(de)(de)徑向速度測量(liang),已經排除(chu)了(le)少于(yu)1σ不(bu)確定性(xing)的(de)(de)類似地球(qiu)的(de)(de)組成。因此,它(ta)可(ke)(ke)(ke)能(neng)具有更易揮發的(de)(de),具有液態(tai)或氣態(tai)外殼(ke)的(de)(de)成分;這將使其(qi)類似于(yu)已知的(de)(de)最小氣體(ti)行星開(kai)普勒(le)-11f。
開普(pu)勒(le)22b是圍繞開普(pu)勒(le)22公轉的太陽系外行星(xing)。位于(yu)天(tian)鵝座,距地球約587光年(nian)(180秒差距)。它(ta)是由(you)開普(pu)勒(le)太空望遠鏡于(yu)2011年(nian)12月發現(xian)的。
母恒星(xing)開普(pu)勒22是一顆(ke)G型恒星(xing),其(qi)質量比(bi)太(tai)陽(yang)(yang)小3%,體積小2%,表(biao)面溫度(du)為(wei)5,518K(5,245°C),而(er)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)表(biao)面溫度(du)為(wei)5,778K(5,505°C)。這(zhe)顆(ke)恒星(xing)大約有(you)40億年(nian)的(de)歷史(shi)。相比(bi)之下,太(tai)陽(yang)(yang)已有(you)46億年(nian)的(de)歷史(shi)。開普(pu)勒22的(de)視星(xing)等為(wei)11.5,這(zhe)意味(wei)著它太(tai)暗(an),以致不能(neng)用肉眼看到。
當(dang)前可獲得的(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)軌(gui)道參(can)數僅有(you)軌(gui)道周期(qi)(大約290天(tian))和傾(qing)角(大約90°)。從(cong)地球上(shang)看,開普勒(le)22b可以在其(qi)母恒星(xing)(xing)(xing)的(de)圓面(mian)上(shang)定期(qi)通過發生凌星(xing)(xing)(xing)現(xian)象。為了獲得有(you)關(guan)行(xing)星(xing)(xing)(xing)軌(gui)道細節的(de)更多信(xin)息,需要使用其(qi)他(ta)的(de)行(xing)星(xing)(xing)(xing)探測(ce)方(fang)法(fa),如徑向速(su)度法(fa)。開普勒(le)-22b自從(cong)發現(xian)以來就已在它本身上(shang)執行(xing)過此(ci)類方(fang)法(fa),但(dan)這些方(fang)法(fa)尚未檢測(ce)到行(xing)星(xing)(xing)(xing)偏心率的(de)準確值,因此(ci)(截至2012年(nian)3月)天(tian)文學家僅表(biao)態了該行(xing)星(xing)(xing)(xing)質量(liang)的(de)上(shang)限。
開(kai)普勒(le)系(xi)外衛星(xing)搜索項目(HEK,The Hunt for Exomoons with Kepler)研究了(le)開(kai)普勒(le)太空望(wang)遠鏡對該行星(xing)的(de)(de)光度測(ce)定,為了(le)找(zhao)到任何可(ke)能由(you)軌道衛星(xing)引起的(de)(de)凌(ling)星(xing)時間(jian)和持續時間(jian)變化的(de)(de)證據。不(bu)過結果是沒(mei)有發現這種變化,因(yin)此(ci)排除了(le)質量大于0.54地球質量的(de)(de)開(kai)普勒(le)22b衛星(xing)的(de)(de)存(cun)在。
開普(pu)勒(le)22b距(ju)(ju)離(li)其母(mu)(mu)恒(heng)星(xing)開普(pu)勒(le)22的距(ju)(ju)離(li)要比地球距(ju)(ju)離(li)太陽(yang)少15%。但(dan)從開普(pu)勒(le)22b的母(mu)(mu)星(xing)所發射出的光輻(fu)射比太陽(yang)少25%。綜合考(kao)慮較遠的平均(jun)距(ju)(ju)離(li)和較低的光輻(fu)射,行星(xing)表面存(cun)在適(shi)合生(sheng)命生(sheng)存(cun)的溫(wen)度,但(dan)前提(ti)是假定該行星(xing)表面沒有(you)極端的溫(wen)室效應加熱。
科學家預測(ce)如(ru)果該行星(xing)(xing)無大(da)氣層(ceng),其表(biao)面熱平衡溫(wen)度(du)大(da)約(yue)是-11°C。如(ru)果有類似地球因為大(da)氣層(ceng)造成的(de)溫(wen)室效應,該行星(xing)(xing)表(biao)面的(de)溫(wen)度(du)大(da)約(yue)是22°C。但如(ru)果開普勒22b在高(gao)度(du)橢圓(yuan)的(de)軌道(dao)上運行,其表(biao)面溫(wen)度(du)變化將非常大(da)。最近的(de)估計(ji)表(biao)明,開普勒22b處(chu)于(yu)以當代金星(xing)(xing)和早期火星(xing)(xing)限(xian)定(ding)的(de)經驗宜居帶(dai)(dai)中的(de)可能性超(chao)過95%(基于(yu)這些行星(xing)(xing)何時可能支持宜居條(tiao)件(jian)的(de)估計(ji)),但位于(yu)環繞恒星(xing)(xing)的(de)傳統(tong)適居帶(dai)(dai)的(de)概率(lv)少于(yu)5%(根據一維無云輻射對流(liu)模型估算)。
要注(zhu)意的(de)是(shi)(shi),開(kai)普勒(le)22b可(ke)能(neng)因為其體積過大而(er)難以存(cun)在生(sheng)命(ming)。其狀態可(ke)能(neng)比(bi)較(jiao)不(bu)(bu)像地(di)球,反而(er)較(jiao)接近海王星,擁(yong)有(you)一個(ge)巖石(shi)核心和液體與氣體混合(he)的(de)表面,或者完全(quan)是(shi)(shi)液態海洋(yang)的(de)表面。無(wu)論如何,開(kai)普勒(le)項(xiang)目(mu)的(de)一位科學(xue)家娜(na)塔莉·巴塔爾哈(ha)(Natalie Batalha)推測(ce)“如果(guo)行星主要是(shi)(shi)海洋(yang),巖石(shi)核心很(hen)小(xiao),那么在這樣(yang)的(de)海洋(yang)中生(sheng)存(cun)生(sheng)命(ming)就不(bu)(bu)會沒(mei)有(you)可(ke)能(neng)。”。該行星存(cun)在生(sheng)命(ming)的(de)可(ke)能(neng)性促使(shi)SETI在將要執(zhi)行的(de)研究中把開(kai)普勒(le)22b列為優(you)先選項(xiang)。
這顆(ke)行星(xing)并不像國內一(yi)些媒體所(suo)傳(chuan)的(de)(de)(de)(de)那樣,是(shi)“首(shou)顆(ke)適合居(ju)住的(de)(de)(de)(de)類地行星(xing)”。NASA的(de)(de)(de)(de)官方(fang)網站在發布這一(yi)消(xiao)息時,使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)標題是(shi)“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”,正確地翻譯成(cheng)中(zhong)文(wen)應該(gai)是(shi)“NASA開(kai)普勒(le)計劃(hua)證(zheng)實(shi)它的(de)(de)(de)(de)首(shou)顆(ke)位(wei)于類太陽恒星(xing)宜(yi)居(ju)帶中(zhong)的(de)(de)(de)(de)行星(xing)”這里的(de)(de)(de)(de)“首(shou)顆(ke)”,指的(de)(de)(de)(de)只(zhi)是(shi)開(kai)普勒(le)計劃(hua)證(zheng)實(shi)的(de)(de)(de)(de)首(shou)顆(ke),而并非天文(wen)學家發現的(de)(de)(de)(de)首(shou)顆(ke)宜(yi)居(ju)行星(xing)。
開(kai)(kai)普(pu)勒探測器必須觀(guan)測到(dao)4次星(xing)(xing)光變暗,才能確(que)(que)定這一現象確(que)(que)實是由(you)行(xing)星(xing)(xing)遮擋星(xing)(xing)光所致——這一步(bu)驟(zou)就叫做(zuo)“證實”。在2011年2月(yue)開(kai)(kai)普(pu)勒公(gong)布(bu)的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)候選者中,可能位(wei)于(yu)(yu)“宜(yi)居帶(dai)”中的(de)(de)共有54顆,而(er)此(ci)(ci)次宣布(bu)的(de)(de)“開(kai)(kai)普(pu)勒-22b”就是其中第一顆得到(dao)證實的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)。在最新(xin)公(gong)布(bu)的(de)(de)行(xing)星(xing)(xing)候選者中,可能位(wei)于(yu)(yu)“宜(yi)居帶(dai)”中的(de)(de)仍有48顆。因此(ci)(ci),這也是最適于(yu)(yu)人類宜(yi)居的(de)(de)星(xing)(xing)球。