【4K高清】觀星河璀璨-探宇宙奧秘 你見過會下玻璃雨、飄著鐵雲、一年只有 18 小時的系外行星嗎？

一顆質量較輕的系外行星 正環繞着一顆非太陽型恆星運行 這是一顆自轉中的行星 夜空中 一個與太陽系結構相似的恆星系統 熠熠生輝 考慮到其周邊的行星 也處於觀測的有利位置 這給人一種奇妙的感覺 截至本視頻製作時 已確認發現的系外行星數量 約爲6000顆 對於夜空中那些閃耀的恆星 科學家們認爲它們幾乎都擁有行星 銀河系有2000億至4000億顆恆星組成 如果這些恆星幾乎都擁有行星 那麼銀河系中的行星總數 可能超過1萬億顆 今天 讓我們啓程 去探訪那些已被證實存在的行星系統 距離太陽系最近的行星系統 是南門2 其中最著名的是比林星 它的直徑是太陽的七分之一 質量是太陽的八分之一 亮度僅爲太陽的0.17% 在這個系統中 存在一顆被稱爲比林星壁的系外行星 這顆系外行星位於宜居帶內 因此具備了生命存在的可能性 最內側的行星是比林星壁 它的質量約爲地球的1.26倍 距離恆星大約0.047天文單位 它僅需約1.4個地球日即可完成一次自轉 順便一提 水星的公轉週期是88天 相比之下 這顆行星的5.15天公轉週期相當短 在比林星壁之外 是Trappist-1系統 這是一個擁有七顆類地行星的系統 其中 Trappist-1壁的質量約爲地球的1.07倍 是一顆標準的地球大小的行星 它距離恆星僅約750萬公里 公轉週期爲1.51天 相比之下 太陽和水星之間的距離約爲5800萬公里 是這個距離的八倍 它就在恆星的家門口 作爲一顆紅矮星 Trappist-1的活性極高 會發出強烈的藥斑輻射 如果Trappist-1壁的環境與地球類似 這難道不是一個適合生命誕生的環境嗎 或許它正處於宜居帶內 在Trappist-1系統中 行星的命名順序並非按距離恆星的遠近 而是按發現的先後順序 Trappist-1壁是第一個被發現的 隨後是C 最後是D 目前 該系統已確認擁有七顆地球大小的行星 它們距離地球約40.7光年 該系統由位於智利拉西拉天文臺的 Trappist望遠鏡發現 並因此得名 Trappist-1是一顆超冷矮星 其體積僅比木星略大 質量約爲太陽的9% 表面溫度較低 屬於紅矮星的一種 在這顆恆星附近 存在着七顆內地行星 它們的質量和體積都與地球非常相似 乍看之下 這個系統的結構似乎與太陽系相仿 但實際上 其規模卻有着天壤之別 最外側的行星Trappist-1H 軌道半徑約爲0.062天文單位 相比之下 太陽到水星的距離約爲0.39天文單位 這意味着 整個Trappist一行星系統的範圍 甚至還沒有太陽系中水星的軌道半徑大 所有行星都緊密地聚集在恆星周圍 雖然行星們離恆星如此之近 理論上應該酷熱難耐 但由於恆星本身亮度極低 最外側的Trappist-1H表面平均溫度其實非常低 而最內側的行星Trappist-1B 距離恆星僅約0.012天文單位 這大約是地月距離的4.5倍 由於極度靠近恆星 它接收到的輻射能量約爲地球的4倍 據湛姆斯韋伯太空望遠鏡觀測 其白晝溫度可能高達230攝氏度 這是一個極其緊湊的行星系統 儘管恆星看起來只是一顆昏暗的小太陽 但在這七顆行星中 有三顆位於恆星的宜居帶內 這意味着它們的表面可能存在液態水 這個系統究竟隱藏着怎樣的祕密 科學家們對此充滿了好奇 此外,有理論推測 該系統中的某些行星 如TRAPPIST-EC火翼 內部可能富含碳元素 甚至可能存在由鑽石構成的地脈 長期以來 科學家們一直對富含碳元素的行星充滿好奇 甚至推測某些行星可能由鑽石構成 巨蟹座烏魯翼55 Cancri翼 就是這樣一個典型的例子 它位於巨蟹座55雙星系統中 該系統由一顆類似太陽的主恆星 和一顆紅矮星組成 作爲該系統中最內側的行星 巨蟹座55翼的體積約爲地球的1.9倍 質量卻達到了地球的8倍 這表明它是一顆主要有鐵和岩石構成的超級地球 它的軌道半徑比水星還要近25倍以上 因此表面溫度極高 由於潮汐鎖定效應 它始終以同一面朝向恆星 早期的觀測數據顯示 這顆行星的碳氧比極高 這使得科學家們一度推測其內部 可能含有大量的鑽石 甚至稱其爲鑽石行星 然而隨着觀測技術的進步 特別是詹姆斯韋伯太空望遠鏡的深入觀測 這一觀點發生了改變 新的觀測結果並未發現過量的碳元素 反而檢測到了二氧化碳等含氧化合物 這表明巨蟹座無無異 可能並非想象中的鑽石世界 其內部結構或許更接近地球 主要由硅酸鹽岩石構成 接下來讓我們將目光投向63光年邁的 HT 189733 b 這是一顆著名的熱木星 距離其恆星僅0.03天文單位 由於極度靠近恆星 這顆行星的大氣溫度極高 詹姆斯韋伯太空望遠鏡的觀測 揭示了其獨特的大氣特徵 雲層散射藍光 使整個星球呈現出一種深邃的藍色 但這絕不是一顆寧靜的藍色星球 在那裏所謂的雨並非由水構成 而是融化的玻璃 由於極端的高溫和風速 高達每小時數千公里的超音速風暴 液態玻璃在大氣中凝結 並像雨水一樣橫向落下 此外 還有一顆名爲HD80606B的系外行星 它距離地球約190光年 這顆行星的大小與木星相仿 但質量卻是木星的四倍 屬於典型的熱木星 它擁有一個極度橢圓的軌道 在近日點時會以極高的速度衝向恆星 經歷劇烈的溫度變化 熱木星是指那些體積與木星類似 但運行軌道極度靠近恆星的氣態巨行星 它的公轉週期約爲111天 雖然在分位上它屬於熱木星 但它的軌道卻極爲特殊 這是一個極度扁長的橢圓軌道 在近日點時 它距離恆星僅約0.03天文單位 比水星到太陽的距離還要近得多 而在圓日點時 距離則達到0.88天文單位 接近地球到太陽的距離 這種巨大的軌道跨度 導致了劇烈的環境變化 行星在近日點和圓日點接收到的 恆星輻射強度差異超過800倍 當它衝向近日點時 表面溫度會在短短6小時內 從530攝氏度飆升至1230攝氏度 這種極端的加熱過程會引發超級風暴 導致大氣膨脹 接下來 讓我們將目光投向距離地球 約200光年的開卜勒十六壁 這顆行星的公轉週期約爲229天 然而 開卜勒十六壁最令人着迷的特徵 在於它的太陽不止一個 它並不像太陽系行星那樣 圍繞單一恆星運行 而是處於一個雙星系統中 同時被兩顆恆星引力束縛 這兩顆恆星之間的距離非常近 僅爲0.22天文單位 站在開卜勒十六壁的表面 你將看到天空中同時懸掛着兩個太陽 上演着如同科幻電影《星球大戰》 中塔圖因星球般的壯麗景象 這是一個真正的雙日世界 在衆多被發現的系外行星中 有一顆名爲WALS 12B的行星 無疑是最令人震撼的 它是一顆典型的熱木星 但其環境卻極端到了令人難以置信的地步 這顆行星距離它的太陽 宿主恆星僅有0.022天文單位 大約是地球到月球距離的十倍 由於距離過近 恆星強大的引力產生了巨大的潮汐力 在這種力量的拉扯下 這顆行星不再是一個完美的球體 而是被硬生生拉伸成了橄欖球狀 更可怕的是 這顆行星正在被恆星吞噬 由於引力鎖定和極端的高溫 行星的物質正以每秒約60億噸的速度流失 形成了一個巨大的吸積盤 環繞在恆星周圍 據科學家預測 在未來幾百萬年內 這顆行星將徹底解體 完全融入恆星之中 接下來 讓我們將目光投向更爲遙遠的宇宙深處 距離地球約2300光年的地方 那裏存在着一個獨特的脈衝星系統 脈衝星是宇宙中一種密度極高的中子星 它們像燈塔一樣高速旋轉 並向外發射規律的電磁脈衝 在這個脈衝星周圍 科學家們發現了三顆行星 分別被命名爲幽靈 恐懼和亡魂 在脈衝星周圍 發現行星是極爲罕見的 因爲脈衝星是大質量恆星死亡爆炸後的殘骸 其形成過程中的劇烈爆炸 通常會摧毀周圍的一切行星 那麼 這三顆行星是如何倖存下來的呢 目前的理論認爲 這些行星可能是在恆星死亡後重新形成的 數十億年前 該系統中可能存在兩顆恆星 它們相互繞轉並通過引力波逐漸靠近 當其中一顆恆星發生超新星爆發成爲脈衝星後 另一顆恆星被撕裂 形成了一個由碎片組成的塵埃盤 物質在這個圓盤中重新聚集 最終形成了這三顆獨特的脈衝星行星 然而 雖然它們得以存在 但這裏絕非生命的樂土 脈衝星會發出強烈的高能輻射 這種輻射足以瞬間摧毀任何形式的生命 這是一個環境惡劣 不適宜居住的地方 這個擁有八顆行星的行星系統距離我們2800光年 它被稱爲開普勒90 該系統周圍有八顆行星 是系外行星觀測史上發現行星數量最多的系統之一 這一發現正在朝着有力的方向發展 八顆行星意味着它擁有一個與我們太陽系相似的結構 內行星是沿質行星 而外行星則是氣態矩行星 其排列方式與我們的太陽系驚人的相似 另一方面 一個有趣的轉折點是 這個系統非常緊湊 即使是最遙遠的行星 其軌道半徑也只有1.01個天文單位 這大致相當於太陽到地球的距離 許多已被觀測到的行星都存在於太陽系 和這臺開普勒90望遠鏡的觀測範圍內 順便一提 太陽系和開普勒90可能都擁有第九顆行星 不過這第九顆行星是否存在尚存爭議 距離我們6000光年的梅西夜星集團 NGC 6121中的行星飛出銀河系盤面 進入梅西夜星集團 它是靠近太陽系的梅西夜星團之一 在75光年的範圍內 大約有10萬顆恆星聚集在一起 其中之一是PSR B1620-26 一顆脈衝星與一顆白矮星相伴 這顆脈衝星的自轉速度高達每秒100轉 想象一下 一個直徑僅爲40公里的球體 卻能每秒旋轉100次 這簡直令人難以置信 兩個物體之間的距離爲一天文單位 有利於這個團體的行星是PSR B1620-26B 第一個被觀測到的該類天體 就是一顆圍繞脈衝星運行的行星 是的 就像之前介紹過的那些相互連接的天體系統一樣 脈衝星周圍通常是沒有行星的 它並不屬於脈衝星誕生時的原始系統 所以最初是單獨存在的 脈衝星很可能是後來捕獲了這顆白矮星 很有可能 大約在122億年前 它們形成了現在的系統 幾乎沒有新的物質交換 這顆星球誕生於122億年前 你可以想象發生了什麼 46億 這顆擁有122億年曆史的星球 看起來很莊重 從這顆行星上看 球狀星團內部的星空非常美麗 距離我們約2萬光年 另一個星團是M62 我們將前往一顆剛剛被發現的行星 中心天體與行星之間的大小平衡真是奇怪 中心天體是一顆脈衝星 旋轉速度高達每秒270轉 密度極高 時空扭曲程度也很大 從那裏看 地球和月球的視直徑大約是原來的兩倍大 距離脈衝星非常近的行星是M62HB 它繞脈衝星一週只需三個小時 這顆行星的質量是木星的2.5倍 但平均密度卻高達11顆立方厘米 大約是地球密度的兩倍 它最初形成於脈衝星周圍 卻並不是一顆脈衝星 基於這些特徵 科學家提出了兩種可能 一種是它的氣體被脈衝星吸走 只剩下了緻密的岩石核心 另一種則是它誕生於脈衝星周圍 新形成的氣體塵埃盤 是一顆正在形成中的原行星 具體的形成過程至今仍在研究之中 把目光投向更遠的地方 在銀河系之外 距離我們極其遙遠的宇宙深處 人們雖然無法直接觀測到行星本身 卻已經發現了幾個候選目標 其中一個候選目標位於仙女座星系 被稱爲PA99N2b 仙女座星系距離地球逾250萬光年 早在1999年 科學家在觀測這一趨勢就發現了異常 引力透鏡產生的光變曲線 出現了明顯的不對稱 通常情況下 這樣的曲線應該是左右對稱的 而要解釋這種不對稱 前景中必須存在另一個天體 根據數據分析 這個天體很可能就是一顆行星 不過也有另一種觀點認爲 這種光線彎折現象可能只是巧合 目前並沒有確鑿證據 能夠百分之百證實它就是行星 因此這一結論仍存在不確定性 再把視線轉向N51 也就是著名的渦狀星系 這裏距離我們約2800萬光年 即便如此遙遠 人們依然找到了一顆行星候選者 在這個星系中 有一個質量約爲太陽20倍的巨大行星系統 以及一箇中等質量黑洞ULSE 2012年9月20日 這裏發生了一次特殊的現象 這個中等質量黑洞在吞噬物質後 突然爆發出強烈的光芒 持續了約20到30分鐘 隨後完全變暗 大約三小時後光芒再次亮起 通過對這次亮度變化的計算 科學家推測 前景中可能有一顆與土星大小相當的行星 在穿越我們的視線時造成了類似的亮度下降 這顆候選行星因此進入了人們的視野 預計它下一次穿越將在2080年左右 如果屆時能夠再次觀測到同樣的亮度變化 那麼它的存在就有望得到最終證實 到目前爲止 人類已經確認發現了約5500多顆系外行星 如果把還在候選名單裏的也算上 數量大約有1萬顆左右 但這只是冰山一角 僅在我們銀河系中 就可能存在數千億甚至上萬億顆行星 而在整個宇宙中 像銀河系這樣的星系有多得數不清 所以行星的總數幾乎是難以想象的龐大 在這些行星中 有些與地球非常相似 無論是大小 溫度 還是所處的恆星系統環境 都讓人們不禁猜測 那裏是否也可能存在生命 隨着觀測技術的不斷進步 未來還會發現更多獨特的行星 也許在這些新發現中 我們真的能找到另一顆地球