開(kai)普勒-22b(Kepler-22b,KOI-087.01)是(shi)一(yi)顆在(zai)類(lei)太陽恒(heng)星(xing)開(kai)普勒22宜(yi)居帶內運(yun)行(xing)的太陽系外行(xing)星(xing)。它位于天鵝(e)座中,距地球約638光年(nian)(196秒差(cha)距),開(kai)普勒22比較暗(an)淡,無法用肉眼看到。美國(guo)國(guo)家(jia)航空(kong)航天局(NASA)的開(kai)普勒太空(kong)望遠鏡于2009年(nian)5月(yue)(yue)12日第一(yi)次觀(guan)測到開(kai)普勒22b凌(ling)星(xing)現象,2011年(nian)12月(yue)(yue)宣布其發現。它是(shi)已知的第一(yi)個在(zai)類(lei)太陽恒(heng)星(xing)的宜(yi)居帶軌(gui)道上運(yun)行(xing)的行(xing)星(xing),該行(xing)星(xing)的表(biao)面可能存在(zai)液態(tai)水。
開普勒22b的(de)(de)(de)大小(xiao)約是地球(qiu)的(de)(de)(de)2.4倍,其質量和(he)表(biao)面組(zu)成雖然未知,但排除了類似地球(qiu)的(de)(de)(de)組(zu)成,并且(qie)它(ta)可能具(ju)有(you)富(fu)含(han)揮發物質的(de)(de)(de)液態或氣(qi)態外殼。有(you)證(zheng)據表(biao)明,假設(she)該表(biao)面不受極端溫(wen)(wen)室(shi)效應加熱(re)的(de)(de)(de)影響,那么(me)行星表(biao)面溫(wen)(wen)度(du)適中。在沒有(you)大氣(qi)圈的(de)(de)(de)情況下,且(qie)反照率和(he)地球(qiu)一樣,那其熱(re)平衡(heng)溫(wen)(wen)度(du)約為262K(?11°C),而(er)地球(qiu)為255K(?18°C)。
2009年5月(yue)(yue)12日,開(kai)普(pu)勒太(tai)空望遠鏡在剛(gang)剛(gang)開(kai)始(shi)科(ke)學運作的第(di)三天,就觀察(cha)到了(le)Kepler-22b在其恒(heng)星前的第(di)一次(ci)凌星。2010年12月(yue)(yue)15日發現(xian)(xian)其第(di)三次(ci)凌星。之后,斯皮策太(tai)空望遠鏡和(he)地面觀測提(ti)供了(le)更多的確認數據。2011年12月(yue)(yue)5日,公(gong)布該顆行星的發現(xian)(xian)。威廉(lian)·伯魯奇(qi)(William Borucki)是(shi)NASA加州艾姆(mu)斯研究中心的科(ke)學家,也是(shi)開(kai)普(pu)勒望遠鏡項(xiang)目的首(shou)席科(ke)學家,同時(shi)是(shi)他領導了(le)這個發現(xian)(xian)。
開普勒22b的(de)半徑大約是地(di)球的(de)2.4倍(bei)。它(ta)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)表(biao)面(mian)組成仍(reng)然(ran)未知(zhi),僅(jin)(jin)建(jian)立了一些非(fei)常粗略的(de)估計:在(zai)3σ置信極(ji)限(xian)下,它(ta)質(zhi)量(liang)小(xiao)于地(di)球質(zhi)量(liang)的(de)124倍(bei),在(zai)1σ置信區間下,它(ta)質(zhi)量(liang)小(xiao)于地(di)球質(zhi)量(liang)的(de)36倍(bei)。Kipping等(deng)人(ren)采用的(de)模型(xing)。(2013)無法可靠地(di)檢測到質(zhi)量(liang)(最佳擬(ni)合(he)值(zhi)僅(jin)(jin)比1σ置信區間稍大)。
被科學(xue)家(jia)稱為“水(shui)世(shi)界(jie)”的(de)(de)(de)開(kai)普勒(le)22b可能(neng)是一顆“海洋行星”。盡管開(kai)普勒(le)22b與(yu)GJ 1214 b不同,但它也位于(yu)(yu)適居帶,因(yin)此(ci)(ci)它可能(neng)也與(yu)富含水(shui)的(de)(de)(de)行星GJ 1214 b相類(lei)似。通過對恒星系統的(de)(de)(de)徑向速度測(ce)量,已經(jing)排除(chu)了(le)少于(yu)(yu)1σ不確(que)定性的(de)(de)(de)類(lei)似地球(qiu)的(de)(de)(de)組成。因(yin)此(ci)(ci),它可能(neng)具有(you)(you)更易(yi)揮發的(de)(de)(de),具有(you)(you)液態或(huo)氣態外殼的(de)(de)(de)成分;這(zhe)將使其類(lei)似于(yu)(yu)已知的(de)(de)(de)最(zui)小氣體行星開(kai)普勒(le)-11f。
開普勒22b是圍繞開普勒22公轉的太(tai)陽(yang)系外行(xing)星。位于天鵝座,距地球(qiu)約(yue)587光年(180秒差距)。它(ta)是由開普勒太(tai)空望(wang)遠鏡于2011年12月發現的。
母(mu)恒星開普勒22是一顆G型恒星,其質(zhi)量比(bi)太陽小(xiao)3%,體(ti)積小(xiao)2%,表面溫度為(wei)5,518K(5,245°C),而太陽的(de)表面溫度為(wei)5,778K(5,505°C)。這顆恒星大約有40億(yi)年的(de)歷史。相(xiang)比(bi)之下,太陽已(yi)有46億(yi)年的(de)歷史。開普勒22的(de)視星等(deng)為(wei)11.5,這意味著它太暗(an),以致不能(neng)用肉眼看到。
當前可(ke)獲得的(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)道參數僅(jin)有軌(gui)道周期(大(da)約290天)和傾(qing)角(大(da)約90°)。從地球上(shang)(shang)看,開(kai)普勒22b可(ke)以(yi)在其母恒星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)圓面上(shang)(shang)定期通過發生凌星(xing)(xing)(xing)(xing)現象。為了(le)獲得有關行星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)道細節的(de)更(geng)多(duo)信息,需要使(shi)用其他的(de)行星(xing)(xing)(xing)(xing)探測(ce)方(fang)法,如徑(jing)向速度(du)法。開(kai)普勒-22b自從發現以(yi)來就已在它本身上(shang)(shang)執行過此類方(fang)法,但這些方(fang)法尚(shang)未檢測(ce)到(dao)行星(xing)(xing)(xing)(xing)偏心(xin)率的(de)準確值,因此(截至2012年(nian)3月)天文學家(jia)僅(jin)表(biao)態了(le)該行星(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)量的(de)上(shang)(shang)限(xian)。
開普(pu)(pu)勒(le)系外衛星搜(sou)索項(xiang)目(HEK,The Hunt for Exomoons with Kepler)研究(jiu)了開普(pu)(pu)勒(le)太空望遠鏡對該行星的(de)(de)光度(du)測(ce)定,為(wei)了找到(dao)任何可能由軌道衛星引起的(de)(de)凌星時(shi)間和持續(xu)時(shi)間變(bian)化的(de)(de)證據。不過結果是沒有發(fa)現這種變(bian)化,因此排除了質(zhi)量大于0.54地球質(zhi)量的(de)(de)開普(pu)(pu)勒(le)22b衛星的(de)(de)存在。
開(kai)普(pu)勒22b距(ju)(ju)(ju)離(li)其母恒星開(kai)普(pu)勒22的(de)(de)距(ju)(ju)(ju)離(li)要比地(di)球(qiu)距(ju)(ju)(ju)離(li)太陽(yang)少15%。但(dan)從開(kai)普(pu)勒22b的(de)(de)母星所發射(she)出的(de)(de)光(guang)輻射(she)比太陽(yang)少25%。綜合考慮較遠的(de)(de)平(ping)均距(ju)(ju)(ju)離(li)和較低(di)的(de)(de)光(guang)輻射(she),行(xing)星表面(mian)存在適合生命生存的(de)(de)溫(wen)度,但(dan)前提是(shi)假定(ding)該行(xing)星表面(mian)沒有(you)極端(duan)的(de)(de)溫(wen)室效應加熱。
科學家預測如果(guo)(guo)該行(xing)星無(wu)大(da)(da)(da)(da)氣層,其(qi)(qi)表面(mian)熱(re)平衡溫度(du)大(da)(da)(da)(da)約(yue)是(shi)-11°C。如果(guo)(guo)有(you)類似地球因為大(da)(da)(da)(da)氣層造成(cheng)的(de)(de)(de)溫室效應,該行(xing)星表面(mian)的(de)(de)(de)溫度(du)大(da)(da)(da)(da)約(yue)是(shi)22°C。但(dan)如果(guo)(guo)開(kai)普勒22b在高(gao)度(du)橢(tuo)圓的(de)(de)(de)軌道上(shang)運(yun)行(xing),其(qi)(qi)表面(mian)溫度(du)變化將非常大(da)(da)(da)(da)。最(zui)近(jin)的(de)(de)(de)估計(ji)表明,開(kai)普勒22b處于(yu)以(yi)當代金星和早期火星限定的(de)(de)(de)經驗宜(yi)居帶中(zhong)的(de)(de)(de)可能性超過95%(基(ji)于(yu)這些行(xing)星何時可能支(zhi)持宜(yi)居條件(jian)的(de)(de)(de)估計(ji)),但(dan)位于(yu)環繞恒(heng)星的(de)(de)(de)傳統(tong)適(shi)居帶的(de)(de)(de)概率少(shao)于(yu)5%(根(gen)據一維無(wu)云輻(fu)射對流模(mo)型(xing)估算)。
要(yao)注意的(de)是,開(kai)(kai)普勒22b可(ke)能(neng)因(yin)為(wei)其(qi)體(ti)積過大而難以(yi)存在(zai)(zai)生命(ming)。其(qi)狀態(tai)可(ke)能(neng)比較(jiao)不(bu)(bu)像地(di)球,反而較(jiao)接近海(hai)王星(xing),擁有一個(ge)巖(yan)石(shi)核(he)心和液(ye)體(ti)與氣體(ti)混(hun)合(he)的(de)表面,或者完(wan)全(quan)是液(ye)態(tai)海(hai)洋(yang)的(de)表面。無論如何(he),開(kai)(kai)普勒項目的(de)一位科學家(jia)娜塔莉·巴塔爾哈(ha)(Natalie Batalha)推測(ce)“如果行(xing)星(xing)主(zhu)要(yao)是海(hai)洋(yang),巖(yan)石(shi)核(he)心很(hen)小(xiao),那(nei)么在(zai)(zai)這(zhe)樣的(de)海(hai)洋(yang)中生存生命(ming)就不(bu)(bu)會沒有可(ke)能(neng)。”。該行(xing)星(xing)存在(zai)(zai)生命(ming)的(de)可(ke)能(neng)性促(cu)使SETI在(zai)(zai)將要(yao)執行(xing)的(de)研究(jiu)中把開(kai)(kai)普勒22b列為(wei)優先選(xuan)項。
這顆(ke)行星并(bing)不像國內一些(xie)媒(mei)體所傳(chuan)的(de)(de)(de)那(nei)樣,是“首(shou)顆(ke)適(shi)合居(ju)住的(de)(de)(de)類地(di)行星”。NASA的(de)(de)(de)官方網(wang)站在發(fa)布這一消(xiao)息(xi)時,使用(yong)的(de)(de)(de)標題(ti)是“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”,正確(que)地(di)翻譯成中文應該是“NASA開(kai)普勒計劃證實它的(de)(de)(de)首(shou)顆(ke)位于類太陽恒星宜(yi)(yi)居(ju)帶中的(de)(de)(de)行星”這里的(de)(de)(de)“首(shou)顆(ke)”,指的(de)(de)(de)只(zhi)是開(kai)普勒計劃證實的(de)(de)(de)首(shou)顆(ke),而并(bing)非天文學(xue)家發(fa)現的(de)(de)(de)首(shou)顆(ke)宜(yi)(yi)居(ju)行星。
開(kai)普(pu)勒探(tan)測器(qi)必須觀測到(dao)4次(ci)星光變暗,才(cai)能確定(ding)這(zhe)(zhe)一現象確實是(shi)由行(xing)星遮擋星光所致(zhi)——這(zhe)(zhe)一步驟(zou)就叫做“證實”。在(zai)2011年2月開(kai)普(pu)勒公布(bu)的(de)(de)行(xing)星候(hou)選者中(zhong)(zhong)(zhong),可(ke)能位于(yu)“宜居(ju)帶”中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)共有54顆,而此次(ci)宣布(bu)的(de)(de)“開(kai)普(pu)勒-22b”就是(shi)其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)第一顆得到(dao)證實的(de)(de)行(xing)星。在(zai)最(zui)新公布(bu)的(de)(de)行(xing)星候(hou)選者中(zhong)(zhong)(zhong),可(ke)能位于(yu)“宜居(ju)帶”中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)仍(reng)有48顆。因此,這(zhe)(zhe)也是(shi)最(zui)適于(yu)人類宜居(ju)的(de)(de)星球。