巨蟹(xie)座55e是(shi)(shi)一顆環繞著巨蟹(xie)座55A的太陽系外行(xing)星(xing)(xing),大小是(shi)(shi)海王星(xing)(xing)的51%,直徑達2.55萬公里(li),質量和密度(du)(du)分別是(shi)(shi)地球(qiu)的8.63倍(bei)和1.07倍(bei),是(shi)(shi)至2012年(nian)為(wei)止(zhi)發現(xian)的密度(du)(du)最大的固態行(xing)星(xing)(xing),表面溫度(du)(du)接近(jin)2700攝(she)氏度(du)(du)。距離地球(qiu)相當近(jin),為(wei)40.2±0.4光年(nian)。
2016年(nian)(nian)2月,歐洲太(tai)空總署(shu)發布巨蟹座(zuo)55e圖片(pian)。根據(ju)從NASA斯皮(pi)策(ce)紅(hong)外望遠鏡的對該行(xing)星兩年(nian)(nian)期觀測數據(ju)顯示,兩年(nian)(nian)中該行(xing)星溫度變(bian)(bian)化(hua)(hua)幅度就達(da)3倍之多,表面(mian)溫度從1000攝(she)氏度變(bian)(bian)為2700攝(she)氏度,變(bian)(bian)化(hua)(hua)相當(dang)之快(kuai)。
巨(ju)(ju)蟹座(zuo)55e(英文:Cancri 55 e)是一的環(huan)繞著巨(ju)(ju)蟹座(zuo)55A的太陽(yang)系外行星(xing)(xing),表面多巖石,他離母(mu)恒星(xing)(xing)很近,公轉周期不到兩(liang)天(tian)。
巨(ju)蟹座(zuo)55e是一(yi)(yi)顆“超級地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)”,構造為(wei)巖質,大小(xiao)約為(wei)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的兩倍,質量約為(wei)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的八倍,其直徑比地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)大2倍達(da)到約25512公(gong)里(li),而(er)體積則達(da)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的8倍,密度為(wei)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)的1.07倍。它(ta)和(he)另外四顆行星一(yi)(yi)起(qi)圍繞著(zhu)巨(ju)蟹座(zuo)中一(yi)(yi)顆類似(si)太陽恒星公(gong)轉。巨(ju)蟹座(zuo)55e距離母星很(hen)近,以(yi)至于每年只有18個小(xiao)時。它(ta)還是潮汐鎖定的,也就是說不像地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)這(zhe)樣自轉,而(er)是有一(yi)(yi)個永久性的白晝(zhou)側和(he)黑夜側。
美國宇(yu)航局斯(si)皮策紅外(wai)望遠鏡(jing)探測到巨(ju)蟹座55e行(xing)星的光線(xian),這(zhe)顆(ke)行(xing)星環繞一顆(ke)距離地(di)球(qiu)41光年(nian)的恒星運行(xing)。巨(ju)蟹座55e行(xing)星自轉一周僅(jin)相(xiang)當于地(di)球(qiu)18個(ge)小時(shi)。
該(gai)行(xing)星的發(fa)現或將是(shi)(shi)研究行(xing)星演化、存留(liu)的一(yi)個重(zhong)大突破。由于(yu)其密度接(jie)近于(yu)鉛,且離地球是(shi)(shi)如(ru)此(ci)之近,以至于(yu)人們可以直接(jie)用肉(rou)眼觀(guan)察到其母恒星。
雖然(ran)巨(ju)蟹(xie)座55e上面地獄般的(de)(de)灼熱(re)意味(wei)著不(bu)可能有生命存在(zai),但此(ci)類型(xing)的(de)(de)行(xing)星(xing)仍(reng)是(shi)科學家迫切希望(wang)用望(wang)遠鏡觀測(ce)的(de)(de)。因為母(mu)恒星(xing)明亮(liang)的(de)(de)高亮(liang)度讓很多種敏感的(de)(de)測(ce)量變得可行(xing),所以巨(ju)蟹(xie)座55e是(shi)一個測(ce)驗(yan)行(xing)星(xing)形成、演化和存留的(de)(de)理論的(de)(de)完美實(shi)驗(yan)室。
科學家(jia)(jia)與2004年(nian)首(shou)次發(fa)現了巨(ju)蟹(xie)座55。而發(fa)現巨(ju)蟹(xie)座55e行(xing)星的加拿(na)大(da)空間(jian)(jian)望遠(yuan)鏡“MOST”是科學家(jia)(jia)觀察研(yan)究這個(ge)“超級地球(qiu)”最直接的手段和方法。“MOST”造價低廉,僅(jin)有手提(ti)箱(xiang)般大(da)小,2003年(nian)由(you)加拿(na)大(da)太空總署發(fa)射,受命觀測10顆星球(qiu)。其最初僅(jin)預定(ding)工作一年(nian)時(shi)間(jian)(jian),但8年(nian)過去了MOST卻仍然運行(xing)良好,共(gong)已(yi)經觀測了超過2000顆星球(qiu)。
據科(ke)學(xue)家介(jie)紹,母恒(heng)星巨蟹(xie)座(zuo)(zuo)55A距地球大約40光年(nian)距離(li),和太陽(yang)一樣是(shi)一顆黃矮星,在(zai)之(zhi)后(hou)兩(liang)個月中(zhong)人們可用(yong)肉(rou)眼在(zai)巨蟹(xie)星座(zuo)(zuo)中(zhong)觀察到它。當巨蟹(xie)55座(zuo)(zuo)e處(chu)于白晝時,其母恒(heng)星看上去會比(bi)夜間(jian)大60倍(bei)(bei),亮度則是(shi)夜間(jian)的(de)3600倍(bei)(bei)。巨蟹(xie)座(zuo)(zuo)55e是(shi)一個4行星系統(tong)的(de)組(zu)成(cheng)部分,自(zi)1997年(nian)來一直處(chu)于科(ke)學(xue)家的(de)監視下,由(you)于發(fa)現(xian)其密度之(zhi)高(gao)、同地球的(de)距離(li)之(zhi)近(jin)而引起(qi)了關(guan)注(zhu)。此行星系統(tong)是(shi)通(tong)過“多(duo)普勒(le)方法(fa)”發(fa)現(xian)的(de),此方法(fa)可測量某星球由(you)受其他(ta)未知星球引起(qi)的(de)不穩(wen)定擺動(dong)。
盡管巨蟹55e表面(mian)溫度(du)(du)接近2700攝氏度(du)(du),但有些天文學(xue)家(jia)認為巨蟹座55e的(de)(de)強大(da)引力可能(neng)仍使其(qi)能(neng)夠保持一個大(da)氣層(ceng)(ceng)。這種(zhong)類型(xing)的(de)(de)行(xing)星(xing)被稱為“超(chao)級(ji)地球(qiu)(qiu)”(Super-Earths),即擁有大(da)氣層(ceng)(ceng)、體積相當于(yu)地球(qiu)(qiu)10倍的(de)(de)行(xing)星(xing),一直讓(rang)科學(xue)家(jia)抱有特(te)殊興趣,因其(qi)有成(cheng)(cheng)為固體的(de)(de)可能(neng)性,抑或存在著(zhu)液態海洋。這意味著(zhu)如果溫度(du)(du)等其(qi)他條件合適(shi),它們有可能(neng)成(cheng)(cheng)為潛在外星(xing)生命形式的(de)(de)家(jia)園。
不列(lie)顛哥倫比亞大學教授(shou)馬修斯(Jaymie Matthews)興(xing)奮的(de)稱:“這簡(jian)直(zhi)和《星(xing)際(ji)迷航》(Star Trek)電影中的(de)柯(ke)克(ke)船長所做的(de)事一樣。我(wo)們終于實現了(le)——可能(neng)還超越了(le)——童(tong)年夢想中的(de)科幻場景。”
該行星(xing)發現小組的天(tian)(tian)文(wen)學家來(lai)自包(bao)括麻省理工學院、不列(lie)顛哥倫比亞(ya)大(da)(da)學、史密(mi)森松天(tian)(tian)體物理中(zhong)心以及加州(zhou)圣(sheng)克魯斯大(da)(da)學等研究(jiu)機(ji)構。
自從發現巨(ju)蟹(xie)(xie)座55e行(xing)(xing)星,天(tian)文學家日(ri)益發現更(geng)多關(guan)于這顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星的奇特特征,研究人員現已知道(dao)這顆(ke)(ke)行(xing)(xing)星是巨(ju)蟹(xie)(xie)座55e恒星(位于巨(ju)蟹(xie)(xie)星座)系統中5顆(ke)(ke)系外行(xing)(xing)星其中之一(yi)。由于巨(ju)蟹(xie)(xie)座55e行(xing)(xing)星擁有超密集質量和(he)極端近距離(li)軌道(dao),從而使它格外令天(tian)文學家關(guan)注,它與恒星之間的距離(li)比水星和(he)太陽之間距離(li)近26倍(bei)。
這項最新斯皮策觀(guan)測顯示,巨(ju)蟹座(zuo)55e行(xing)星(xing)(xing)朝(chao)(chao)向(xiang)恒星(xing)(xing)的一側非常(chang)熾熱,溫度(du)接近于1726攝氏度(du)。這顆行(xing)星(xing)(xing)很可能是一個黑暗的星(xing)(xing)球,它缺少充實的大氣層來加熱朝(chao)(chao)向(xiang)恒星(xing)(xing)的反(fan)向(xiang)一側。
更為奇特的是(shi)(shi),這(zhe)顆行(xing)星(xing)遍布淤泥,之前斯皮策望遠(yuan)鏡的觀測(ce)數(shu)據顯示巨蟹座55e行(xing)星(xing)五分之一質量是(shi)(shi)由較輕元(yuan)素構(gou)成,其中包括水,但是(shi)(shi)極端(duan)熾熱的溫度和大氣壓力在這(zhe)顆行(xing)星(xing)表面形成一種(zhong)“超臨界流體(supercritical fluid)”狀態。
超臨(lin)界流(liu)體(ti)可以想像成(cheng)為液體(ti)狀態(tai)下的氣體(ti),它存在(zai)于極端大氣壓力(li)和溫度環境。在(zai)地球上,在(zai)蒸汽發動(dong)機中水可以達到超臨(lin)界流(liu)體(ti)狀態(tai)。
之前在(zai)對巨(ju)蟹座(zuo)55e行星(xing)的(de)研究中,采用一種叫做凌(ling)日法的(de)技術來分(fen)析(xi)這(zhe)顆行星(xing)途經(jing)主恒星(xing)前方(fang)時所發生(sheng)的(de)變(bian)化,在(zai)這(zhe)項最(zui)新(xin)研究中,天文學家使用斯皮策望遠(yuan)鏡勘測到巨(ju)蟹座(zuo)55e行星(xing)自(zi)身釋放的(de)紅(hong)外(wai)光(guang)線。
斯皮策望遠鏡(jing)對巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e行星(xing)(xing)的(de)最新觀測結果與(yu)超(chao)臨界流(liu)體水世界理論(lun)相吻合,這顆(ke)行星(xing)(xing)很可能(neng)是覆蓋(gai)超(chao)臨界流(liu)體水的(de)巖(yan)石(shi)星(xing)(xing)球,并在星(xing)(xing)球表面形成蒸汽層。
比利時列日大學邁克爾(er)-吉(ji)倫(lun)首席(xi)調(diao)查(cha)員邁克爾(er)-吉(ji)倫(lun)(Michael Gillon)說:“這(zhe)非常類似(si)于(yu)海王(wang)星,如(ru)果將海王(wang)星軌道(dao)距離更接近太陽,將觀測到(dao)它的大氣層出現(xian)蒸(zheng)發現(xian)象(xiang)。”這(zhe)項(xiang)研究(jiu)報告詳細情況發表在《天(tian)體物理(li)學雜(za)志》上。
2003年,美國宇航局投資7.7億(yi)美元(yuan)建(jian)造的斯皮策太(tai)空(kong)望(wang)遠鏡(jing)(jing)發射升空(kong),當前處于(yu)延長(chang)任(ren)務(wu)期,主要進行宇宙紅外線觀(guan)(guan)測(ce)研究。美國宇航局官員(yuan)表示,在延長(chang)任(ren)務(wu)期中,望(wang)遠鏡(jing)(jing)工程師調整了幾項觀(guan)(guan)測(ce)設(she)置,從而有助于(yu)實現行星觀(guan)(guan)測(ce)最優化(hua)效果。
美國宇航局(ju)下(xia)一個重要(yao)紅外太空觀測平臺(tai)――詹姆斯·韋伯太空望遠(yuan)鏡(jing)預計于2018年發射(she),它將潛(qian)在揭曉巨蟹座(zuo)55e行星(xing)和其他類似(si)超地球行星(xing)更(geng)多的詳細情況。
美(mei)國(guo)宇(yu)航局噴氣推(tui)進實驗室斯皮策項目科學(xue)家邁克爾(er)-維(wei)爾(er)納(Michael Werner)說:“我們可以想(xiang)像40年前,當時還未發(fa)現(xian)系(xi)外行星(xing),正(zheng)是基于斯皮策望遠(yuan)鏡的優異(yi)性(xing)能(neng),它能(neng)夠適(shi)應(ying)新的宇(yu)宙(zhou)探索(suo)領(ling)域,并(bing)獲得突(tu)破(po)性(xing)天文發(fa)現(xian)。”
天文學家觀測到(dao)一個“超級地球”的(de)溫度變化異常劇烈——這(zhe)是(shi)科學家第一次(ci)觀察到(dao)太(tai)陽系(xi)之外巖質(zhi)行(xing)星的(de)大氣變化——據信它可能是(shi)由(you)大量(liang)的(de)火山活動引起的(de),進一步增加了(le)這(zhe)顆“鉆(zhan)石行(xing)星”的(de)神秘性。
“這是我們首次觀察到(dao)系外行星放出變化如此劇烈的(de)光(guang)線,”劍橋大學天文研究所的(de)尼庫·馬杜(du)蘇丹博士說,“在此之前,天文學界尚未探測到(dao)任何其他(ta)‘超級(ji)地球(qiu)’的(de)熱輻(fu)射信息(xi)和表面活(huo)動信息(xi)。”
劍橋大學(xue)的科學(xue)家們首次探測到(dao)太陽(yang)系之外巖質行星(xing)(xing)的大氣(qi)變化(hua),同時(shi)還發現在(zai)兩年的時(shi)間(jian)內溫(wen)度變化(hua)了近三(san)倍。盡管研究者很(hen)快指出變化(hua)的誘(you)因還需要進一(yi)步研究,但是(shi)他們相信行星(xing)(xing)表(biao)面的大量火山活動很(hen)可能是(shi)原因所在(zai)。掌握(wo)窺(kui)視巖質超級地球的大氣(qi)層以及觀(guan)察(cha)表(biao)面環境(jing)的能力,是(shi)邁向確(que)認系外宜居行星(xing)(xing)的一(yi)個重要里程碑。
借助于(yu)美國(guo)航空航天局的(de)(de)斯皮(pi)策(ce)空間(jian)望遠(yuan)鏡,科學家們觀察到(dao)了(le)系外(wai)行星發(fa)出的(de)(de)熱輻射。這(zhe)顆系外(wai)行星名為(wei)巨蟹(xie)座55e,圍繞(rao)著(zhu)一顆類(lei)太(tai)(tai)陽恒星旋轉,位于(yu)40光年(nian)之(zhi)外(wai)的(de)(de)巨蟹(xie)座。科學家首次(ci)發(fa)現了(le)快速的(de)(de)環境(jing)變化,行星白晝側的(de)(de)溫度(du)在1000至(zhi)2700攝氏度(du)之(zhi)間(jian)擺動。科學家相信這(zhe)樣(yang)的(de)(de)溫度(du)變化可能是(shi)由巨大的(de)(de)氣體(ti)流(liu)和塵埃流(liu)造成的(de)(de),而(er)這(zhe)些流(liu)束的(de)(de)起因很可能是(shi)火山。火山活動具有異常(chang)高的(de)(de)活動頻率,高于(yu)木衛(wei)一——太(tai)(tai)陽系中地質(zhi)最活躍(yue)的(de)(de)天體(ti)。
科(ke)學家(jia)們(men)之前(qian)研究(jiu)的(de)(de)(de)系外行星(xing)(xing)(xing)大(da)(da)多數都是(shi)類(lei)似于土星(xing)(xing)(xing)和土星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)大(da)(da)型氣(qi)體行星(xing)(xing)(xing),這是(shi)因為他們(men)體積大(da)(da),相(xiang)對容易(yi)被發現。最近幾年,科(ke)學家(jia)們(men)已經(jing)能夠測(ce)繪很(hen)多氣(qi)體行星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)環(huan)境,但(dan)是(shi)研究(jiu)質量為地球(qiu)一倍至十倍之間(jian)的(de)(de)(de)超級地球(qiu)仍然是(shi)困難(nan)重重。之前(qian)關于巨蟹座55e的(de)(de)(de)觀測(ce)顯示它含有豐富的(de)(de)(de)碳,這意味著它是(shi)由鉆石(shi)構成(cheng)的(de)(de)(de)。科(ke)學家(jia)們(men)相(xiang)信(xin),它是(shi)第一個主要由鉆石(shi)構成(cheng)的(de)(de)(de)行星(xing)(xing)(xing)。然而,這次新的(de)(de)(de)發現很(hen)大(da)(da)程度(du)上攪渾了(le)早期的(de)(de)(de)判斷,并且開啟了(le)新問題。