巨蟹座55e是(shi)(shi)(shi)一顆環繞著巨蟹座55A的(de)太陽(yang)系外行(xing)星(xing)(xing)(xing),大(da)小是(shi)(shi)(shi)海王星(xing)(xing)(xing)的(de)51%,直徑達2.55萬公里,質量和密(mi)度分別(bie)是(shi)(shi)(shi)地球(qiu)的(de)8.63倍和1.07倍,是(shi)(shi)(shi)至2012年為止(zhi)發現的(de)密(mi)度最大(da)的(de)固(gu)態行(xing)星(xing)(xing)(xing),表面(mian)溫度接近(jin)(jin)2700攝氏(shi)度。距(ju)離地球(qiu)相(xiang)當近(jin)(jin),為40.2±0.4光年。
2016年(nian)2月,歐洲太空總署發布巨蟹(xie)座(zuo)55e圖片(pian)。根據從(cong)NASA斯皮(pi)策紅外望遠鏡的對該(gai)行星(xing)(xing)兩年(nian)期觀測數據顯(xian)示,兩年(nian)中(zhong)該(gai)行星(xing)(xing)溫度(du)變化(hua)幅度(du)就達(da)3倍之多,表面(mian)溫度(du)從(cong)1000攝(she)氏(shi)度(du)變為2700攝(she)氏(shi)度(du),變化(hua)相當之快。
巨蟹座(zuo)55e(英文:Cancri 55 e)是一的環(huan)繞著巨蟹座(zuo)55A的太陽系外行(xing)星,表面(mian)多(duo)巖石(shi),他離(li)母恒星很(hen)近,公轉周(zhou)期不到兩天。
巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e是一(yi)(yi)顆“超(chao)級(ji)地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)”,構造(zao)為巖(yan)質(zhi),大(da)小約為地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)兩倍,質(zhi)量約為地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)八倍,其直(zhi)徑比地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)大(da)2倍達到(dao)約25512公里(li),而體積則達地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)8倍,密(mi)度為地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)1.07倍。它和另外四顆行星一(yi)(yi)起圍繞著巨(ju)蟹(xie)座(zuo)中一(yi)(yi)顆類似太陽(yang)恒星公轉(zhuan)。巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e距離母(mu)星很近,以至于每年只有(you)18個小時。它還是潮汐鎖(suo)定的(de),也(ye)就是說(shuo)不像地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)這樣自轉(zhuan),而是有(you)一(yi)(yi)個永久性(xing)的(de)白晝側和黑(hei)夜(ye)側。
美國(guo)宇航局斯皮策紅外(wai)望(wang)遠鏡探測到巨蟹座55e行(xing)星(xing)的光線,這顆行(xing)星(xing)環繞(rao)一顆距離(li)地球41光年的恒(heng)星(xing)運行(xing)。巨蟹座55e行(xing)星(xing)自轉一周僅相當于地球18個小時。
該行(xing)星的發現或將是研(yan)究(jiu)行(xing)星演(yan)化、存留的一(yi)個重大突破。由于(yu)其密(mi)度接近于(yu)鉛,且離地(di)球是如此之(zhi)近,以至于(yu)人們可以直接用肉眼(yan)觀(guan)察到(dao)其母(mu)恒星。
雖然巨蟹座(zuo)(zuo)55e上(shang)面地獄般的(de)(de)灼熱(re)意味著不可能有生(sheng)命存(cun)在,但此類型的(de)(de)行(xing)(xing)星仍是科學家迫(po)切希望(wang)用望(wang)遠(yuan)鏡觀測的(de)(de)。因為母(mu)恒星明亮的(de)(de)高亮度(du)讓很多種(zhong)敏感的(de)(de)測量變得(de)可行(xing)(xing),所以(yi)巨蟹座(zuo)(zuo)55e是一(yi)個測驗行(xing)(xing)星形成、演化和存(cun)留(liu)的(de)(de)理(li)論的(de)(de)完(wan)美實驗室。
科(ke)學家(jia)與2004年首次發(fa)現了(le)巨蟹(xie)座55。而(er)發(fa)現巨蟹(xie)座55e行星(xing)的加拿(na)大(da)空間(jian)望遠(yuan)鏡“MOST”是(shi)科(ke)學家(jia)觀察研究(jiu)這個(ge)“超級地球(qiu)”最直接的手(shou)段和(he)方法。“MOST”造價(jia)低廉,僅(jin)有手(shou)提箱般大(da)小,2003年由加拿(na)大(da)太(tai)空總署發(fa)射,受命觀測(ce)10顆(ke)星(xing)球(qiu)。其最初(chu)僅(jin)預定(ding)工作一年時間(jian),但8年過(guo)去了(le)MOST卻仍(reng)然運行良(liang)好,共已經觀測(ce)了(le)超過(guo)2000顆(ke)星(xing)球(qiu)。
據(ju)科學家介(jie)紹,母恒星(xing)巨蟹(xie)座(zuo)55A距(ju)地球大(da)約40光年距(ju)離(li),和太陽一(yi)樣是(shi)一(yi)顆(ke)黃矮(ai)星(xing),在之(zhi)后兩個月(yue)中人們可用肉眼在巨蟹(xie)星(xing)座(zuo)中觀察(cha)到它。當巨蟹(xie)55座(zuo)e處于白晝時,其(qi)母恒星(xing)看上去會比(bi)夜間大(da)60倍(bei),亮度則是(shi)夜間的(de)(de)3600倍(bei)。巨蟹(xie)座(zuo)55e是(shi)一(yi)個4行星(xing)系統(tong)的(de)(de)組成部分(fen),自(zi)1997年來一(yi)直(zhi)處于科學家的(de)(de)監(jian)視下,由于發現(xian)(xian)其(qi)密度之(zhi)高、同地球的(de)(de)距(ju)離(li)之(zhi)近而引(yin)(yin)起了(le)關(guan)注(zhu)。此(ci)行星(xing)系統(tong)是(shi)通過(guo)“多普勒方法(fa)”發現(xian)(xian)的(de)(de),此(ci)方法(fa)可測(ce)量某星(xing)球由受其(qi)他未知星(xing)球引(yin)(yin)起的(de)(de)不穩定擺動。
盡管(guan)巨蟹55e表(biao)面溫(wen)度接近2700攝氏(shi)度,但有些天文(wen)學家認為(wei)(wei)巨蟹座(zuo)55e的(de)(de)(de)強(qiang)大(da)引力可(ke)能(neng)仍使其能(neng)夠保持一個(ge)大(da)氣層(ceng)。這(zhe)種類型的(de)(de)(de)行星被稱為(wei)(wei)“超級(ji)地球(qiu)”(Super-Earths),即擁有大(da)氣層(ceng)、體積相當于地球(qiu)10倍(bei)的(de)(de)(de)行星,一直讓科學家抱有特殊興趣,因(yin)其有成(cheng)為(wei)(wei)固體的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性,抑或存在著液態海洋(yang)。這(zhe)意味著如果溫(wen)度等其他條件合(he)適(shi),它們(men)有可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)(wei)潛(qian)在外星生(sheng)命(ming)形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)家園。
不列顛哥倫(lun)比亞大學教授馬修(xiu)斯(Jaymie Matthews)興奮的(de)稱:“這(zhe)簡直和《星際(ji)迷航》(Star Trek)電影(ying)中的(de)柯克船(chuan)長所做(zuo)的(de)事一樣。我(wo)們終于實現了(le)——可能還超越了(le)——童(tong)年夢想中的(de)科(ke)幻場景。”
該行(xing)星發現(xian)小組(zu)的(de)天文學(xue)家來自包括麻省理(li)工學(xue)院、不列(lie)顛哥倫比亞大學(xue)、史密森松天體物理(li)中心以及(ji)加州圣克(ke)魯(lu)斯大學(xue)等研究機構。
自(zi)從發現(xian)巨(ju)蟹座(zuo)55e行星,天文(wen)(wen)學家(jia)(jia)日益發現(xian)更多關于這顆(ke)(ke)行星的奇特特征,研究(jiu)人員現(xian)已知(zhi)道這顆(ke)(ke)行星是巨(ju)蟹座(zuo)55e恒星(位于巨(ju)蟹星座(zuo))系統中(zhong)5顆(ke)(ke)系外行星其(qi)中(zhong)之(zhi)(zhi)一(yi)。由于巨(ju)蟹座(zuo)55e行星擁有超密集(ji)質(zhi)量和(he)極端近距(ju)(ju)離軌道,從而使它(ta)格外令天文(wen)(wen)學家(jia)(jia)關注,它(ta)與恒星之(zhi)(zhi)間的距(ju)(ju)離比水(shui)星和(he)太陽之(zhi)(zhi)間距(ju)(ju)離近26倍。
這項最新斯皮策(ce)觀(guan)測(ce)顯(xian)示,巨蟹(xie)座55e行星(xing)朝向恒(heng)星(xing)的(de)(de)一側非常熾(chi)熱,溫度接近于1726攝氏度。這顆行星(xing)很可能(neng)是一個(ge)黑暗的(de)(de)星(xing)球,它缺少充(chong)實(shi)的(de)(de)大氣層來加熱朝向恒(heng)星(xing)的(de)(de)反向一側。
更為奇特的是,這顆行(xing)星(xing)遍布淤泥,之(zhi)前(qian)斯皮策望遠(yuan)鏡的觀測(ce)數據(ju)顯示(shi)巨蟹座55e行(xing)星(xing)五分(fen)之(zhi)一質量是由(you)較輕元素構(gou)成,其中(zhong)包括水,但(dan)是極端(duan)熾熱的溫度和大氣壓(ya)力在這顆行(xing)星(xing)表(biao)面形成一種“超臨界流體(supercritical fluid)”狀態。
超臨界(jie)流體可(ke)以想像成為液體狀態(tai)下的(de)氣體,它(ta)存在(zai)于極端大氣壓力和溫度環境。在(zai)地球上,在(zai)蒸汽發動機(ji)中水(shui)可(ke)以達(da)到超臨界(jie)流體狀態(tai)。
之(zhi)前(qian)(qian)在對(dui)巨蟹座55e行星的(de)研究中,采用一種叫做凌(ling)日法(fa)的(de)技術來(lai)分析這顆(ke)行星途經主恒星前(qian)(qian)方時所發生(sheng)的(de)變化,在這項最新研究中,天文(wen)學家使用斯皮策望遠鏡(jing)勘測到(dao)巨蟹座55e行星自身釋放(fang)的(de)紅外光(guang)線。
斯皮策望遠鏡對巨蟹座55e行(xing)(xing)星(xing)的最新觀測(ce)結(jie)果(guo)與超(chao)臨(lin)界流體水世界理論相吻(wen)合,這顆行(xing)(xing)星(xing)很可(ke)能是覆蓋超(chao)臨(lin)界流體水的巖石星(xing)球,并在星(xing)球表面形成(cheng)蒸汽層。
比利(li)時列日大(da)學(xue)邁(mai)克爾-吉(ji)(ji)倫首席調(diao)查(cha)員邁(mai)克爾-吉(ji)(ji)倫(Michael Gillon)說(shuo):“這非常類似于海(hai)王星(xing),如果將海(hai)王星(xing)軌道距(ju)離更接近(jin)太陽(yang),將觀(guan)測到它(ta)的(de)大(da)氣層出(chu)現(xian)蒸發(fa)現(xian)象。”這項研究報告詳(xiang)細情況(kuang)發(fa)表在《天體物理(li)學(xue)雜志》上(shang)。
2003年(nian),美國宇(yu)航局投資(zi)7.7億美元(yuan)建造的斯皮策(ce)太空望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)發射(she)升空,當前處于(yu)延長任務(wu)期,主要(yao)進行宇(yu)宙(zhou)紅外線觀測研究。美國宇(yu)航局官(guan)員表示,在延長任務(wu)期中,望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)工程師調整了幾(ji)項觀測設置(zhi),從而(er)有助(zhu)于(yu)實(shi)現行星觀測最優化(hua)效果。
美(mei)國宇航局下一(yi)個重要紅外太(tai)(tai)空觀測(ce)平臺――詹(zhan)姆斯(si)·韋伯太(tai)(tai)空望遠鏡預計于2018年(nian)發射,它將潛(qian)在揭(jie)曉巨蟹(xie)座55e行星和其他類似超地(di)球(qiu)行星更多的(de)詳細情(qing)況。
美國宇航局噴氣推進實驗室斯皮(pi)策項目科學(xue)家邁克(ke)爾(er)(er)-維爾(er)(er)納(Michael Werner)說:“我們可以(yi)想像40年(nian)前,當時還未發現系外行星,正是基于斯皮(pi)策望遠鏡(jing)的優異(yi)性(xing)能,它能夠適(shi)應新的宇宙探索(suo)領域,并(bing)獲得突破性(xing)天文發現。”
天文學(xue)家觀測到一(yi)個“超(chao)級地球”的溫度變化異(yi)常(chang)劇(ju)烈(lie)——這是(shi)科學(xue)家第一(yi)次(ci)觀察到太陽系之外(wai)巖質行(xing)星(xing)的大(da)氣變化——據信它可能是(shi)由大(da)量的火山(shan)活動引起的,進一(yi)步(bu)增加了(le)這顆“鉆石行(xing)星(xing)”的神秘性。
“這(zhe)是我們首次(ci)觀(guan)察到(dao)系外行星放(fang)出(chu)變化如此劇烈的光線,”劍橋大(da)學天文研(yan)究所的尼(ni)庫(ku)·馬杜蘇丹博士說,“在(zai)此之前,天文學界尚未探測到(dao)任何其他(ta)‘超級地球’的熱(re)輻射信息(xi)和表面活動信息(xi)。”
劍橋(qiao)大(da)(da)(da)學(xue)的科學(xue)家們(men)首次(ci)探(tan)測到(dao)太陽(yang)系之外(wai)巖質行星(xing)(xing)的大(da)(da)(da)氣變(bian)(bian)化(hua),同(tong)時還發現在兩(liang)年(nian)的時間(jian)內溫度變(bian)(bian)化(hua)了近三倍。盡管研(yan)究(jiu)者很快指(zhi)出變(bian)(bian)化(hua)的誘因還需要進一步研(yan)究(jiu),但是他(ta)們(men)相(xiang)信(xin)行星(xing)(xing)表(biao)面的大(da)(da)(da)量火山(shan)活動(dong)很可能是原因所在。掌握(wo)窺視巖質超(chao)級地球的大(da)(da)(da)氣層以及觀察表(biao)面環境的能力,是邁向確認系外(wai)宜居行星(xing)(xing)的一個重要里程碑。
借助于美國(guo)航空航天(tian)(tian)局的(de)(de)(de)(de)斯(si)皮策空間(jian)望(wang)遠鏡,科(ke)學家們觀察到了系外行星(xing)發出的(de)(de)(de)(de)熱輻(fu)射。這顆(ke)系外行星(xing)名為巨(ju)蟹座55e,圍(wei)繞著一顆(ke)類太陽恒星(xing)旋轉,位于40光年之外的(de)(de)(de)(de)巨(ju)蟹座。科(ke)學家首(shou)次發現了快速的(de)(de)(de)(de)環(huan)境變(bian)化,行星(xing)白晝側的(de)(de)(de)(de)溫度(du)在1000至(zhi)2700攝氏度(du)之間(jian)擺動。科(ke)學家相信這樣的(de)(de)(de)(de)溫度(du)變(bian)化可能是(shi)由巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)氣體流和塵埃(ai)流造(zao)成的(de)(de)(de)(de),而(er)這些流束的(de)(de)(de)(de)起(qi)因很可能是(shi)火山。火山活(huo)動具有異(yi)常(chang)高的(de)(de)(de)(de)活(huo)動頻率(lv),高于木衛一——太陽系中(zhong)地質最(zui)活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)體。
科學(xue)(xue)家(jia)們(men)之前(qian)研究的(de)(de)(de)(de)系(xi)外(wai)行(xing)星(xing)大(da)多數都(dou)是(shi)類(lei)似于土星(xing)和土星(xing)的(de)(de)(de)(de)大(da)型氣體行(xing)星(xing),這是(shi)因(yin)為他們(men)體積大(da),相(xiang)對容(rong)易(yi)被發(fa)現。最近幾(ji)年,科學(xue)(xue)家(jia)們(men)已經能(neng)夠測繪很(hen)多氣體行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)環境,但(dan)是(shi)研究質量(liang)為地(di)(di)球一倍(bei)至十倍(bei)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)超級地(di)(di)球仍(reng)然是(shi)困難重(zhong)重(zhong)。之前(qian)關(guan)于巨蟹座(zuo)55e的(de)(de)(de)(de)觀測顯示它(ta)含有豐富的(de)(de)(de)(de)碳,這意味著(zhu)它(ta)是(shi)由鉆石(shi)構(gou)成的(de)(de)(de)(de)。科學(xue)(xue)家(jia)們(men)相(xiang)信,它(ta)是(shi)第一個(ge)主要(yao)由鉆石(shi)構(gou)成的(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)。然而,這次新(xin)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現很(hen)大(da)程度上攪渾了(le)早期的(de)(de)(de)(de)判斷,并且開(kai)啟了(le)新(xin)問題(ti)。