SETI@Home 目标恒星附近发现行星系统

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Planetary System Detected Around SETI@home Target Star

SETI@Home 目标恒星附近发现行星系统

SETI@home 科学通讯, 2007年11月8日

作者:Amir Alexander

<资料来源:The Planetary Society>


Planets orbiting 55 Cancri
Artist's depiction of four of the five planets known to orbit 55 Cancri, with the star itself at the center. In the foreground is the 5th planet to be detected, a gas giant half the mass of Saturn orbiting the star every 260 days. Credit: NASA/JPL-Caltech

当十多年前第一次发现他们时,他们看起来就像是孤独的巨人,在星际空间的虚无中,在壮丽的孤寂中,围着母星转圈。但是,随着越来越多外部行星的发现,我们看到有那么两个或三个星球聚在一起围着同一个恒星绕轨运行。现在,一个完整的行星系统终于形成了,它拥有5个不同大小的行星,且这些行星的运行轨道已被发现,它们正围着距地球40多光年外的一颗恒星作绕轨运行。而这个恒星就是55 Cancri!正是SETI@home于2003年3月重新观测Arecibo时的主要目标之一!


这个发现是由加利福尼亚和卡内基行星搜索小组于11月6日宣布的。这个小组的成员都是行星搜索的老手,迄今为止发现的超过半数的外部行星都是由他们发现的。这个团队观察55 Cancri已经有19年了,他们收集辐射速度数据,寻找细微的波动来证明轨道行星的存在。他们的不懈坚持显然得到了回报。这份出色的长期观察记录使得研究员能从数据中发现一个又一个轨道行星的明显证据,甚至还会有更多。“我们可能还没有发现所有的行星”,来自旧金山州立大学的小组成员Debra Fischer这样说,她同时也是即将发表的论文的首席作者——这是一篇关于新近发现的第五颗行星的论文。她还说道,“我们每次都分离出一个线索,直至分析完所有的轨道。我们能处理这样一个系统真是件令人惊奇的事情!”


55 Cancri,就像它的名字一样,其明亮度在巨蟹星座排行55位。其质量和太阳相当,但年龄更大,也不及太阳明亮。他就在我们的41光年以外,几乎就是在我们星系的后院。值得注意的是,当这个恒星的行星系统概况逐渐显现时,我们清楚的看到,其基础结构和我们自己的太阳系有惊人的相似。55 Cancri的系统包括一个大行星,质量为木星的4倍,围绕 着和木星相似的距离恒星6个天文单位(AU)的轨道运行;还有4个小行星,在距恒星0.8天文单位的范围内做绕轨运行;可见,这中间有个很大的空隙。将它和我们的太阳系比较一下,我们就可以发现相似之处:木星以距太阳平均5.2天文单位的轨道运行,还有4个小行星聚集在太阳周围1.5天文单位内的空间里。


研究者发现这样的相似是有提示意义的。55 Cancri系统里最外部的大行星和邻近行星间的巨大空隙正是有望发现如同地球一般的岩石星球的所在,来自伯克利大学加利福尼亚校区的Geoffrey Marcy如是指出。实际上,Ficher告诉我们,任何在这个空隙中存在的行星一定是相对小的,否则就将扰乱已知行星运行轨道的稳定性。即使探索这样的遥远“地球”的存在已经超出了我们现有行星搜索技术的能力范围,Marcy依然相信情况会很快转变。他预言,5年内持续不断的观测可能会揭示出55 Cancri周围岩石行星的存在。


Sister Planetary Systems? Outlines of the planetary system around 55 Cancri, composed of 5 known planets, and our own solar system. Both systems are characterized by a giant planet at around 6 AU from the star, and a cluster of smaller planets close in. All the known planets around 55 Cancri however are Neptune-sized or larger. Credit: NASA/JPL-Caltech

尽管有这样明显的相似性,Marcy 还是指出,“我们还没有找到我们太阳系的双胞胎兄弟,因为靠近恒星的4个行星都和海王星一样大,甚至更大。”第一个行星发现于1996年,是第四个已发现的外部行星。和那批外部行星一样,它是一个“炎热的木星”,充满了气体的巨大星球在恒星的近处作绕轨运行,轨道环绕周期仅为14.6天。接着,在2002年,在恒星的6天文单位处发现了“超级木星”,其轨道环绕周期为14年,同年晚些时候,发现了第三个行星——一个“迷你土星”,这个星球上“一年”仅为44天。第四个行星发现于2004年,是最小的,但仍然有地球质量的14倍,大小和土星相仿,但是仅仅2.8天的运行轨道意味着它离恒星非常接近,以至于其表面焦灼,更不用提任何和我们地球相似的地方了。


刺激了这种言论的新发现的第五颗行星大约是土星的一半质量,以0.785天文单位的距离环绕恒星运动,每圈耗时260.8天。饶有趣味的是,这就意味着第五颗行星处于55 Cancri的“可居住带”中——在恒星周围的这个区域中液态水是稳定的,且据我们所知而言生命存在也是可信的说法。这也许对于新行星自身没有太大意义,它自己也就是一个无法保持液态物质的巨大气态行星。但是,Fisher指出,“我们太阳系的气态行星都有很大的卫星;如果这个巨大的新行星有卫星环绕,这就可能在岩石的表面存在液态水。


对55 Cancri而言,已经不是第一次被看作是探寻宇宙中生命的目标。在2003年3月,Dan Werthimer的SETI@home小组开始重访Arecibo这个在外太空通信方面非常有前景的区域。在Marcy的推荐下,他们将一些已知是行星或行星系统的母星加入了名单,而名单的第一位就是55 Cancri。即使在那时,我们只知道有3颗行星围绕这个恒星运行,此恒星周围的系统依然被认为是我们太阳系的近亲,同时也是搜寻智慧生命的优秀候选者。


A View of the Arecibo Radio Telescope The 300-meter (1,000-foot) Arecibo Radio Telescope in Puerto Rico, where SETI@home collects its data and the reobservations were conducted in 2003. Credit: NAIC - Arecibo Observatory, an NSF Facility

令人沮丧的是,即使密切关注着从恒星发出的信号,Werthimer和他的小组还是无法找到智慧生命的任何痕迹。可是随着55 Cancri周围迅速增长的行星系统,以及他们手头拥有了更为敏锐的设备,SETI@home小组无疑将在不远的将来重返并进行另一轮的观测。


迄今大约 250个外部行星已被发现,更多的正在以稳定的速度被发现。这个刚开始时只是一个以使人晕眩的速度环绕恒星运动的怪异的“炎热木星”,现在已经是更有代表性的样品,包括更小,更冷,更远的行星。现在整个行星系统正在走出未知的黑暗,他和我们的家园有着相似,又有着有趣的不同。可这又如Marcy所说的那样,这只是我们科学探索中小小的一步而已,“类地行星是我们的下一个目标。”

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