超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

自1990年以來,人類已發現將近5000顆已確認的系外行星,另有4000顆等待確認。但令人驚訝的是,迄今為止發現的最豐富的行星型別既不是氣態巨行星也不是岩石行星,而是介於兩者之間的一類新行星:

超級地球

。更重要的是,我們驚奇地發現我們的太陽系中偏偏沒有“超級地球”。

超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

這否意味“超級地球”才是宇宙中最常見的行星型別,而地球甚至太陽系的背後真的存在什麼“造物者”?還是說這僅僅是我們當前資料和能力愚弄我們的一種方式?

發現系外行星的幾大方法!

目前,科學家可以透過四種主要方法來發現系外行星:

A、恆星擺動/徑向速度法,我們可以檢測到恆星由於大質量軌道行星的引力影響而產生的週期性運動;

B、凌日法,其中一顆軌道行星週期性地從其母星前面經過,每次凌日時都會阻擋相同部分的光;

C、直接成像,我們可以充分阻擋來自母星本身的光,揭示圍繞它旋轉的足夠明亮的行星;

D、微透鏡,星際空間中的一個大質量物體經過一顆更遙遠的背景恆星前面,使其暫時變亮,然後逐漸變回原來的亮度。

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在系外行星發現的早期,恆星擺動法是迄今為止最多產的。隨著我們檢測來自恆星的觀測波長範圍的細微變化的能力得到提高,主要是由於儀器的進步,突然之間測量恆星週期性運動的微小差異成為可能。背後的物理原理很簡單:當一顆行星圍繞恆星執行時,該恆星會週期性地向我們靠近和遠離我們,它的光會週期性地同時發生藍移和紅移。

這種方法甚至在開普勒太空望遠鏡發射之前,就為我們提供了我們第一批檢測到的系外行星。但我們發現的行星與我們預期的完全不同,而是:

A、難以置信的巨大,甚至比木星還要重;

B、短短几天就完成了圍繞恆星的公轉;

C、在質量相對較低的恆星周圍,恆星質量與軌道行星質量的比值遠小於太陽質量與地球質量的比值。

儘管有很多人對這些意想不到的天體感到困惑,但這些是我們發現的第一類行星是有道理的。畢竟,如果您透過觀察恆星並觀察它們如何擺動來尋找新行星,您將優先找到在最短觀察時間內擺動最大的恆星。

超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

換句話說,我們不成比例地檢測到了我們使用特定方法可以檢測到的最簡單型別的行星。我們正在尋找“熱木星”,因為熱木星是最容易用恆星擺動法探測到的行星。因此,一旦另一種方法可用,我們就開始意識到,雖然熱木星存在,但它們根本不是那裡的大多數行星。

然而現在大多數已知的系外行星都來自凌日法,具體來說,是由NASA的開普勒望遠鏡發現的。透過連續多年觀察大量恆星(超過10萬顆),科學家們希望發現任何恆星,從我們的角度來看,它們的軌道行星穿過其母恆星的圓盤。

超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

每次他們這樣做時,你都會看到來自母星的通量略有下降,在所有波長的光中都是一樣的。而且,如果你看到相同的凌日在連續凌日之間以相同的時間間隔多次發生,那麼你就可以推斷出相關行星的軌道週期和半徑。這會給你一個行星候選者,然後你可以透過恆星擺動方法確認,這也揭示了行星的質量。

不過使用凌日法會造成以下的現象:

1。大行星比小行星更容易找到,因為它們在凌日過程中阻擋了更多的光。

2。在較小的恆星周圍找到行星比在較大的恆星周圍更容易,因為相同大小的行星會阻擋更大比例的較小恆星的光線。

3。容易找到離它們的母星更近的行星——軌道週期更短,因此在同一時間段內有更多的凌日——比更遠且軌道更遠的行星更容易找到。

透過凌日法發現的絕大多數行星都靠近它們的母星,大約是它們母星半徑的 10%或更大。儘管開普勒在它檢查的 10萬多顆恆星中只發現了大約 3000 顆左右的行星系統,但僅僅基於數學,獲得可檢測到的凌日的機率告訴我們,所有恆星系統的 80-100% 可能包含行星。

像“超級地球”這樣的行星不存在!

但是我們所看到的行星、我們迄今為止發現的那些,是否代表了所有存在的行星?資料強烈表明:不一定。

儘管開普勒和其他凌日調查偏向於非常接近其母星執行的短週期行星,但它對至少是其母星大小相當大一部分的行星非常敏感。例如,對於像我們的太陽這樣的恆星,開普勒將能夠探測到在金星或更近的距離處執行的行星,但在離地球或更遠的距離處則無法探測到。

超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

當我們檢視我們確實找到的行星時,不知何故,俗稱超級地球的天體是迄今為止發現的最常見的行星型別。換句話來說,最小的行星是最難看到的,我們發現的“地球大小和更小”的行星僅佔已發現行星總數的百分之幾,因此我們可以確定我們低估了這些類地行星。

不幸的是,我們無法計算這種低

有多麼嚴重。可能這些所謂的“超級地球”實際上比我們在太陽系內部擁有的四個類地行星更常見,但也可能是地球大小的行星比所有其他行星型別的總和還要多。除非我們有足夠無偏的資料可供使用,否則根本無法知道。

雖然大多數人懷疑地球大小的行星至少與所謂的“超級地球”一樣多,但很大一部分行星科學家也持不同看法。同樣,如果沒有決定性的資料,我們無法負責任地得出明確的結論。然而,我們可以明確得出的結論是,大多數人還沒有意識到這一點:真的不存在像超級地球這樣的行星。

超級地球在系外行星很普遍,但太陽系偏偏沒有,難道真有造物者?

當然,我們知道有些行星比地球大,比海王星小,沒有人對此提出異議。但一個問題是:你只能比地球大一點點,而不能獲得大量的氫和氦氣。如果你擁有與地球相似的溫度或更低的溫度,你只能達到比地球大 20-30% 左右的大小,然後你的重力就足夠大,以至於你最終會遇到一層厚厚的揮發性氣體;你會變得更像海王星而不是地球。相反,如果你離恆星非常近,你可以變得更大一些:可能比地球大 50-70%,因為它更容易蒸發揮發物,但即使那樣你也可能只是暴露在外的,無氣行星核心:類似於水星。透過遵循行星之間的質量/半徑關係,我們看到只有三類:

1。類地世界,就像我們太陽系的四個內在世界;

2。沒有自壓縮的氣態巨行星,如海王星、天王星和土星;

3。或具有自壓縮作用的氣態巨行星,如木星。

這意味著什麼?“超級地球”這個名字一直是用詞不當。在你轉變為一個類似海王星的世界之前,你只能在大小和質量方面比地球更“超級”一點。我們在地球和海王星大小之間發現的絕大多數世界都是類似海王星的,而不是類似地球的,它們具有揮發性氣體外殼和固體行星表面,以至於大氣壓力是地球表面的數千倍。我們應該稱它們為迷你海王星,而不是超級地球。

簡單來說,我們現有的方法存在一種內在的偏見,即我們完全期望宇宙中存在比我們迄今為止發現的更多的類地行星,但我們缺乏資料來得出令人信服的結論,即它們是否比其他型別的地球多或少,而這一切結果都在等待我們的探測能力的提升。

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