【4K杜比視界、中英字幕】學校里沒有教你的太空知識 【4K高清】迄今發現的最奇特的系外行星

我們的星系充滿了奇特的行星。這一點想必不會讓任何人感到驚訝。你只需要 觀察我們自己的太陽系，以了解其中存在的多樣性。類地行星， 氣態巨行星、沸騰的表面、冰封的世界。一些行星擁有環，另一些則擁有衛星。 一些風暴的規模堪比整個較小的行星，但與那些相比，它們卻顯得黯然失色。 一旦你開始往更遠的地方尋覓，就會發現許多奇觀。截至目前為止，美國國家航空暨太空總署（NASA）已確認 銀河系中存在超過六千顆系外行星，儘管其中許多看起來 按照我們太陽系中所見的模式，其他則至少可說是如此。 看起來實在荒謬。天空中擁有數個太陽的世界。雨水由熔融物質構成的世界。 鐵。環的大小堪比金星軌道的星球。比恆星還大或還熱的星球。 但在所有這些發現中，最奇特的行星是哪些？它們的奇觀又有哪些？ 我們的銀河還為我們準備了什麼？還有哪些更奇妙的景象仍藏於遙遠之處？ 當涉及到行星時，許多因素都可能使其變得異常。例如，有時 奇怪之處不在這顆行星本身，而在於它圍繞其恆星運行的方式。雖然我們 在我們太陽系中，有些天體運行於大或小的軌道上，一年的長短實際上可以有多長或多短？ 讓我們從離我們最近的開始。水星的一年相當短，僅有88個地球日。 我們太陽系中已知最短的軌道是哪一個？而且非常有趣的是， 由於水星的自轉方式，一個水星日的長度是其年份的兩倍。是的，正好 兩年才完成一次自轉。因此，如果有人真的住在水星上，你將不得不頻繁切換。 關於描述較短時間參考時你的思考方式。 但是，說水星的一年只有一半的一天，有點作弊的感覺，因為它仍然需要很長時間。 88天。因此，我們以地球的時間尺度作為參考點。在太陽系之外 系統，我們所知的大多數系外行星都有極短的年份，這是因为 我們偵測大多數系外行星的方式。有許多天文台會密切觀察數千顆恆星。 同一時間觀察恆星，以檢測環繞的系外行星是否會經過恆星前方 母恆星，導致從我們的觀點看，這顆恆星的光度略微減弱。為了使 為了確認亮度的下降是由系外行星造成的，我們需要看到一系列有規律的亮度下降現象。 以固定的間隔。因此，如果一顆系外行星經過一顆恆星前方，但其週期為兩年地球年 在它再次經過之前，我們將需要多年持續監測這顆恆星 在我們能確認恆星亮度的下降是由系外行星造成的之前。 另一方面，那些年份極短的系外行星，例如只有幾天或幾週長的，則可能 很快就被確認為系外行星。這意味著我們所知的大多數系外行星的觀測時間都非常短。 數天內完成繞行。著名的TRAPPIST系統系外行星皆在其母恆星周圍數天內完成繞行。 一個月內，距離恆星最近的行星僅需1.5天就能完成一圈公轉。因此，在這數千顆行星之中 到目前為止我們發現的系外行星中，哪一顆的年份最短？令人難以置信的是， 那裡有一顆脈衝星，其周圍有一顆行星，儘管它也可能是某顆星體的殘核。 另一顆坍縮的恆星，其繞脈衝星運行一圈僅需48分鐘58.5秒。 這怎麼會發生呢？好吧，不僅這個環繞的天體距離脈衝星極其接近， 但它移動得非常快。中子星也極其微小，直徑最多僅約30公里。 然而它異常巨大，大到其引力甚至能將周圍的光線彎曲。一個快速的 移動的物體之所以能保持在軌道上，是因為中子星的引力足夠強，可以將其牢牢吸引在那裡。 雖然你可能會再次說這是作弊，但脈衝星其實並不是一顆恆星。 更像是一顆恆星殘骸。那麼，主序星的情況又如何呢？在這種情況下，最短的一年是 據我們所知，這顆行星是K2137b，其一年僅有4.31小時。由於它正在繞行 一顆主序星，這顆與地球大小相仿的系外行星必定正位於恆星的大氣層內繞行。 最終將被潮汐力撕裂，或完全墜入恆星內部 當大氣阻力使其減速時。在另一端，我們所知最長的一年是 屬於行星質量天體的，是這顆命名優美的行星。這是一顆類木星的行星。 該物體的一年大約持續一百萬年。然而，對於某些行星而言，談論其長度仍具意義。 它們繞恆星公轉所需時間根本說不通。畢竟，有些行星的公轉週期更長。 多於一個。在我們的太陽系中，我們喜歡把事情保持簡單。只有一顆恆星存在於太陽系中。 中心，其餘一切圍繞它運行，這與大多數已發現的行星系統情況相同。 在宇宙中。然而，宇宙中有些行星系統的情況會變得稍微複雜一些 複雜的，特別是多星系統，其中包含兩顆或更多恆星相互繞行。 其他情況下，圍繞它們運行的行星會怎樣？事實上，行星是否存在？ 以來自不同方向的引力拉扯環繞它們運行嗎？要回答後一個問題， 簡單的答案是：是的，行星在這種情況下確實可以運行軌道。雖然要回答前一個問題， 並沒有放諸四海皆準的規則可說明多星系統中的行星系統會長什麼樣子。 然而，我們能做的，是探索一下現有的各種可能性。 但在我們探討行星之前，了解多恆星系統是如何運作會是件好事。 大多數穩定的恆星系統已自行組織成層次結構。 這是因為它們彼此形成時距離很近，我們稍後會稍微提及這一點。 稍後。雙星系統通常相當簡單。雙星會圍繞質心運行， 換句話說，它們的質心。如果這兩顆恆星的質量相近， 隨後，幾乎對稱的橢圓軌道經常可見。儘管如此，有時也會出現例外情況 它們以類似冥王星與卡戎的方式作圓形軌道運行。在其中一個天體的情況下 如果一個物體比另一个更為巨大，那麼較為巨大的物體的軌道不會將它帶得那麼遠。 與質量較小的天體相比。除了雙星系統之外，還可以存在三合星、四合星、五合星、六合星、七合星或更多。 同一系統中的恆星，正如你將看到的，這些系統內部存在著某種結構。 保持它們穩定。在三顆恆星的情況下，你會發現兩顆恆星彼此圍繞運行，而第三顆恆星則在外部軌道上運行。 二元配置，其中第三個天體繞著另外兩個天體的質心運行。這 保持系統穩定，因為如果三顆恆星的軌道互相交錯，其中一顆必定會被拋出。 在某個時刻被系統排出。在一個三合星系統中，其中兩顆恆星被包含在 他們自己的封閉小系統，作為整個系統宏觀結構中的一顆恆星。 我們將此二進位設定歸類為一個層級，該層級在關聯中共同作用。 以單顆恆星而言，從某種角度來說，一旦你將系統中的雙星組合歸為一類， 現在，這個上層系統又像一個雙星系統一樣運作，其中兩顆恆星與另一顆恆星相互繞行。 彼此之間。在四顆恆星的情況下，你會發現兩組雙星系統相互繞行。 圍繞質心運行，或是一個雙星系統圍繞質心與第三顆恆星運行。 而且那三顆恆星都圍繞著第四顆恆星的質心運行。 從此處開始，階層系統才真正顯得便利。 有了這樣的圖表，你就能輕鬆看出系統的工作原理。在兩種二進位組態中 情況下，你會發現兩個星體圍繞系統的質心運行。在單一雙星系統中 在兩顆單星配置中，你將在配置中添加另一個較低的層級。 你這裡有這顆行星，它圍繞著第三顆恆星運行，而這三顆恆星本身也在相互圍繞運行。 與第四顆恆星一起。如果系統中還有更多恆星，例如五顆，你可以使用陣列 各種組態，包含不同二元星或單星分布在多個層級上，然而根據此圖表 你可以輕易看出質量的分布位置。對於擁有6顆、7顆或更多恆星的系統，你也可以做同樣的分析。 但超過 7 的情況極其罕見，且可能無法保持穩定，儘管也許會這樣。 宇宙中某處存在這樣的例子。因此，讓我們把行星也加入其中。 在那遙遠的宇宙中，真的可能存在一顆天空中擁有七顆恆星的行星嗎？答案是肯定的！讓我們來一探究竟。 假設的七恆星系統再次出現。在這裡，有三顆恆星以某種配置排列。 兩個星體處於雙星系統中，另一顆為單星。我們發現單星擁有行星。 特別是只圍繞那顆恆星運行，他們只有一顆恆星。除此之外，還有行星圍繞運行。 那顆恆星及其雙星伴侶。這些行星可說擁有三個太陽，因為它們 正在圍繞三顆恆星運行。來到頂級，這裡有一顆行星圍繞著整個系統運行。 這個星球可以說擁有七顆恆星。讓我們看看這幅圖之外會是什麼樣子。 有趣的是，在一個七顆恆星的系統中，從這個距離看來，它僅僅像是軌道上的一個 二進制。這是因為每一組恆星都位於這兩個點之一。這裡就是這顆行星 有七顆恆星。它的軌道延伸得如此之遠，以致於這些恆星在天空中並不太明亮。 因此，儘管有七顆太陽，它們並不能提供多少溫暖或光線。 將鏡頭拉近包含三顆恆星的系統，我們可以看到圍繞這三顆恆星運行的行星。 這些恆星在這顆行星的天空中看起來將比在該行星的天空中大得多。 位於軌道上的七個天體。在此範例中，處於雙星配置的兩個天體看起來幾乎太過接近。 緊密相連以作區分，單顆恆星則清晰分離。 系統中另一組的另外四顆恆星在天空中較為暗淡。 它們非常遙遠，而且再次地，提供的光線和溫暖也十分有限。 意思是這些行星上有明顯的晝夜交替。有趣的是，這另一組行星則不然。 恆星在其軌道上運行時會略微變亮和變暗，而它們之間的距離也會變化。 隨著它們彼此靠近，系統軌道的變化將變得更加明顯。 最後，讓我們來看看這系統中一顆繞著單一恆星運行的行星。它運行得非常接近。 朝向恆星，且被潮汐鎖定，儘管雙星系統會擾亂夜側。 此恆星的軌道配置，使得行星的軌道可使其穿越單一星體之間。 恆星與雙星系統。雙星彼此緊密圍繞運行，因此不太容易被分離。 在沒有濾鏡的情況下，天空中顯得格外清晰。同樣地，這個系統中的另一組恆星 會顯得昏暗且遠在天邊。這可能會讓你好奇，究竟有多少系統擁有更多 不止一顆恆星？我們的系統是否特殊，還是每系統僅有一顆恆星才是趨勢？ 如果你抬頭望向一個晴朗的夜空，你可能會驚訝地發現，這些星星中大多數 是雙星系統。夜空中最明亮的恆星天狼星就是一顆雙星。比鄰星，距離我們最近的恆星，也是雙星系統。 對我們而言，是一顆雙星，甚至若算上比鄰星，可能還是一顆三合星。北极星，即北極星， 也是一種雙星系統。因此長久以來，天文學家認為我們才是異常的那一個。 然而，隨著科技的進步，情況顯現出來並非如此。 而且大多數恆星系統僅包含一顆恆星。或許這就是為何我們夜空中最明亮的恆星如此顯眼的原因。 天空中的雙星之所以看起來更亮，是因為它們發出的光是單顆恆星的兩倍。單顆恆星通常只是普遍如此。 相比之下更暗且更難察覺。再加上目前宇宙中所有恆星有85%都是如此，情況也沒有好轉。 紅矮星，而且似乎只有大約25%的紅矮星有伴星。事實上，這很有趣 較為巨大的恆星，也就是藍色和白色超巨星，其雙星系統出現的頻率要高得多。 這可能與這些恆星的形成方式有關。紅矮星在形成時並未被注入足夠多的物質。 由於它們在形成過程中，因此永遠無法達到藍色超巨星的質量。在一個環境中 形成藍色巨星是可能的，然而模型顯示，同時可能形成數顆恆星。 時間。起初，這些系統會混亂不堪，恆星會被拋射出去，直到恢復秩序為止。 找到了。那些留下並存活下來的，正是最終吸收最多的一批。 星際介質，因而成為質量最大的恆星。星際介質 最終被困在這些恆星周圍的原行星盤中，後來形成了行星。第一顆行星 我們曾經發現擁有超過一個太陽在天空中的行星是開普勒-16b，這顆行星是由美國國家航空暨太空總署的開普勒太空望遠鏡發現的。 2011年，這顆行星被稱為塔圖因行星。然而，開普勒-16b 並非沙漠行星，而實際上是一顆質量約為木星0.3倍的氣態巨行星。 追蹤它圍繞恆星運行的軌道，讓科學家們著迷，他們正試圖破解其中的奧秘。 三體問題，即追蹤三個相互繞行的物體之間相互作用的複雜數學。 彼此之間。從那以後，又發現了少數幾顆塔圖因行星，其天空中懸浮著多顆恆星。 已被發現，顯示它們在我們的宇宙中並不罕見。畢竟， 我們銀河系中超過一半的恆星至少擁有一顆伴星。 但如果生活在一顆天空中擁有兩顆恆星的行星上，會是什麼樣子呢？又或者，為了幫助我們想像…… 點，擁有一顆額外的恆星會對我們地球產生多大的影響？地球會變得有多熱？ 日夜循環會是什麼樣子？我們所知的生命是否有可能存活？ 在多恆星系統中？這取決於情況。我們保持太陽不變，僅改變第二顆恆星。 將變數設定為這個思想實驗中的恆星。我們知道，恆星大小不一，從小型的，到大型的， 冷卻且昏暗的紅矮星，一直到巨大、高溫且明亮的藍超巨星。 在雙星系統中，兩顆恆星會圍繞系統的質心，也就是質量中心，運行。 根據恆星的質量以及它們之間的距離，你會觀察到不同的情況 這些軌道的形狀如何。對於大小相似的恆星，軌道可能呈現出類似圓形的樣貌。 或在一個橢圓中。另一方面，恆星質量之間的差異越大， 質心將更靠近質量較大的恆星。假設我們放置一顆紅矮星， 最小的恆星類型是紅矮星，它們以緊密的軌道環繞著我們的太陽。儘管紅矮星的體積可以小到如此程度。 質量僅為太陽的7.5%，它已將對我們產生重大影響。 從我們的角度來看，那顆恆星看起來會繞著太陽運行，這意味著會有某些時刻 當它經過太陽前方，以及太陽遮蔽它的時候。我們的一年 如果我們保持在距離恆星質心 1 AU 的位置，距離會更短。這是因為質量增加所導致的結果。 系統中額外恆星的引力，地球的速率必須更快，才能避免被吸引。 被拉入星辰之中。否則，它的軌道就必須稍微再往外一點。 我們希望保持當前的速度。來自恆星的溫度上升將會 顯而易見，這對人類來說簡直難以忍受。但究竟有多熱，則取決於 多種因素，例如失控的溫室效應、恆星的熱量等。 但假設我們將地球的軌道移至某個足以讓我們存活的位置，季節仍然會存在。 將受到巨大影響，因為行星的傾斜度將次於與第二個天體的距離。 恆星。當第二顆恆星距離最遠時，地球上的半球也如此。 經歷冬季時，氣溫會變得極度寒冷。另一方面，若將夏季與之結合，則 第二顆恆星將以盡可能接近的距離掠過，屆時將異常炎熱。此外， 一個令人好奇的現象是，紅矮星也會產生巨大的耀斑，其規模遠超於 我們太陽產生的這些現象。它們會經常輕易地使衛星斷線，對地球造成影響。 將出現壯觀的極光。以現有的電力網絡而言，也將面臨嚴重威脅。 這些恆星耀斑會像覆蓋半球的電磁脈衝炸彈一樣起作用。相互作用 第二顆恆星也可能使我們的太陽更加活躍，意味著它也可能產生更多的耀斑。 即使是最小類型的恆星，地球上的宜居性也會面臨嚴重威脅。 威脅。增加第二顆恆星的質量，你將會遇到額外的問題，例如 紫外線輻射增強，外出變得越來越危險。你還會有兩個影子。 很多时候。一旦你將第二顆恆星轉變為類似藍色超巨星的狀態，就真的 太陽系內將不會有任何地方存在宜居的可能。藍超巨星 可以是我們太陽質量的許多倍，理論上的極限為150個太陽質量。 儘管有些人認為這數值應該更高。它們的體積也十分巨大，甚至讓太陽顯得渺小。 相比之下簡直微不足道。它們的光度甚至可以比我們的太陽高百萬倍。 具有毀滅性的恆星風，足以在相對短暫的時間內將我們的大氣層剝離。 更大的是黃超巨星，然後是紅超巨星。儘管它們的質量和亮度不如前者， 如同藍超巨星般發光，紅超巨星是現存最大的恆星。如果你把 如果將這些恆星中最大的一顆直接置於太陽系的中心，不僅如此 輕易地涵蓋地球，甚至到土星為止。這體積是我們地球的100億倍。 太陽。然而，我們處於一個雙星系統且伴隨一顆超巨星的情況是有可能的。 而且仍然位於一顆宜居的行星上。你看，雙星系統中的兩顆恆星可以相距非常遙遠， 需要數千年的時間才能完成一次公轉。最極端的情況下，可見到雙星系統 一個距離超過一光年的系統，其行星系統可能會發生的事情是 分別圍繞每一顆恆星形成，意思是如果地球位於其中一顆行星的軌道上， 在系統中，它只會有一顆母恆星，即使這顆恆星屬於雙星系統。 第二顆恆星在夜空中將輕易可見，但可能不會造成太大影響。 白天，視其光度而定。來自另一顆恆星的恆星風將會 對地球的影響極小，因為我們太陽強大的磁場會將大部分物質偏轉開。 一個超巨星出現在你門口的最大問題在於，它就像一顆隨時會引爆的定時炸彈。 超巨星往往處於即將發生超新星爆發的邊緣， 一顆超新星在僅一光年遠的地方爆炸將會造成災難性後果，很可能使地球完全無生命。 整個行星都處於衝擊波輻射經過的範圍內。更不用說…… 來自 resulting 中子星的伽馬射線暴。事實上，最近一項研究提出 距離超新星爆炸不到五十光年，就足以造成災難性後果。 在自然界中。然而，好消息是，我們並不知道有任何恆星具備爆發的能力。 超新星爆發距離不超過100光年。回到單一母恆星的雙星系統配置。 在地球上，由於只有一顆太陽，我們擁有固定的晝夜循環。然而，假如我們擁有第二顆太陽， 在我們軌道之外，但仍然離我們很近，它會擾亂我們的晝夜節律。 循環非常糟糕。一年中只會有極短的時間能獲得正常的結果。 日夜循環，隨著一年的推進，夜晚會越來越短，直到某一刻 你將完全沒有夜晚。因此，在擁有超過一個太陽的行星上生存，絕非輕鬆之事。 公園。怪不得盧克想離開塔圖因。不過，他們的態度可能比這裡更友善。 我們下一類奇特行星——流浪行星的條件。 流浪行星是宇宙中尚未解開的重大謎團之一。它們的體型與行星相當。 不受恆星引力束縛的天體。我們尚未完全理解它們的形成方式。 也許他們誕生於一個行星系統，但在該系統的動盪期間被拋射出去。 起點。根據這個想法，或許我們自己的太陽系也曾經擁有額外的行星。 起初，在他們被拋棄、永遠在星際間孤獨流浪之前。流浪行星 也可能是未能吸收足夠質量以成為恆星的原恆星。 甚至是一顆棕矮星。我們預計在那裡有數十億到數兆顆之多。 僅我們的銀河系，雖然由於它們難以探測，這其實只是一種合理的猜測。 最佳。然而，自本世紀初以來，我們開始偵測到一些這些神秘現象 物體。當沒有恆星照亮它們，且它們本身不發光時，這要如何解釋呢？ 自己的光？如果它們一片漆黑，我們又如何有可能探測到它們呢？ 好了，這就是一種非常有趣的探測技術出現的地方，稱為引力 微引力透鏡。在本頻道，我們過去曾探討過多種搜尋系外行星的方法。 主要是徑向速度法，以及之前提到的凌星法。徑向 徑向速度法測量的是恆星因繞行的系外行星重力而產生的搖晃現象。 正如我們先前討論的，凌日法是通過長時間測量恆星的亮度來進行的。 一段時間內，尋找當系外行星經過恆星前方時，恆星亮度的下降現象。 然而，這些方法僅適用於檢測恆星周圍的系外行星。 一般而言，這些系外行星往往體積較大，且軌道極為接近其母恆星。 重力微透鏡法是一種令人興奮的方法，不僅能夠發現 距離其母恆星更遠的系外行星，但這些行星也可能小至如此。 如同火星，甚至更小，仍可被探測到。此外，流浪行星 即使完全沒有恆星，也能用此方法檢測到。聽起來幾乎好得令人難以置信。 但有一個關鍵點。那麼，它是如何運作的呢？重力透鏡效應是一種廣為人知的現象。 在天文學中，這項技術已多年用於探測我們所知最遙遠的星系。 愛因斯坦早在1936年就預測了這一現象，隨著望遠鏡的發展， 科技已通過觀測得到確認。基本上，光源越遠， 我們這裡的亮度會隨著距離增加而變暗，這是因為遵循平方反比定律。物體變暗的原因在於 距離的問題在於光子在傳播過程中會分散，表示你離得越遠，這種效應就越明顯。 物體越遠，到達你眼睛的光子就越少。然而，當有一個體積龐大的物體時 質量的大小，例如星系或星系團，物體的質量會扭曲時空的曲率。 時空會因其質量大小而有所不同。光線會沿著時空的曲率前進。 意味著，如果來自遙遠物體的光線經過一個巨大物體附近，光子就會發生偏折 否則將朝這些方向偏離的物體，會因這股力量而折返。 物體的引力使背景物體對此處的觀察者而言顯得更明亮。 否則的話，它們現在會接收到更多的光子。重力透鏡效應是 當我們觀察最大的物體類型——星系團時，這一點非常明顯。 扭曲時空的程度最大。這意味著，只要我們與星系團的排列剛好合適， 而一個遙遠的星系，那個遙遠的星系會顯得明亮得多。來自遙遠星系的光 星系圍繞較近的星系彎曲，實際上也會使星系看起來被拉長。 有時會呈現環狀。你可能之前已經看過這些哈勃望遠鏡的照片了。 由於這種重力透鏡效應，遙遠星系看起來完全扭曲。 這裡有一個 CGI 範例，展示你所看到的情況，這或許能幫助你理解其發生的原因。 現在，正如我所提到的，近來重力透鏡效應的應用也用來協助 天文學家探測系外行星。恆星和行星的質量遠小於星系團。 但重力透鏡效應仍會以微小的程度發生。當一顆恆星穿越至背景天體前方時 一顆遙遠的恆星，隨著其光芒沿著曲率傳播，那顆遙遠的恆星將變得更明亮。 在前景恆星周圍的時空之中。此外，倘若前景恆星擁有 當這些系外行星經過其母恆星前方時，這顆遙遠的恆星也會略微變亮。 遠方恆星前方也如此。這就是重力微透鏡效應的過程。這個過程如此 可以精確探測到類地或火星大小的系外行星，甚至可能探測到更大的行星。 系外衛星。天文學家只需測量亮度上的微小峰值，便能加以區分。 圍繞前景恆星運行的個體天體。現在我如前所述，這裡有一個問題。 這種方法。而事實上，恆星凌日現象其實相當稀有，因為它們確實需要 從我們的觀點來看，它們恰好對齊，而銀河系只是太浩瀚了。有著如此廣闊的空間 在星辰之間。這就是為何直到現在，凌日法的成效遠遠優於其他方法。 在探測系外行星時，因為系外行星繞恆星公轉並穿越恆星前方的頻率遠高於恆星本身。 穿越其他恆星。因此，為了發現這些現象，我們需要觀測一片廣大的區域。 一氣呵成地觀測整個天空。現在登場的是南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡，此前稱為廣域紅外巡天望遠鏡（WFIRST）。 天文台。這架望遠鏡預計最晚於2027年發射，其尺寸與之相當，並將 提供清晰度類似哈伯太空望遠鏡的影像，但僅限於羅曼太空望遠鏡。 望遠鏡將配備一台22800萬像素的相機和2.8平方度的視野。 這比哈勃望遠鏡的視野大了100倍。有了這樣的視野，它將能夠持續 追蹤更大範圍的天空，並監測微透鏡事件。 這一切如何與流浪行星相契合呢？事實上，正如恆星一樣，發生凌日現象的流浪行星也具有類似的特徵。 在遙遠恆星前方經過時，也會使該恆星略微變亮，而羅曼太空望遠鏡將會利用此現象 望遠鏡正對著那片天空，應該能夠探測到它。事實上，整個過程中 在五年初期任務期間，科學家們希望羅曼太空望遠鏡能為我們帶來更多突破性的發現。 更準確地顯示宇宙中流浪行星和類地系外行星的數量。 雖然流浪行星可能出現在天空的任何區域，但羅馬太空望遠鏡 望遠鏡將把時間集中在觀測我們銀河系的中心。那裡有更多恆星。 這裡，因此轉乘應該更頻繁，這將增加發現的機會。 微引力透鏡事件。令我驚嘆的是，竟然有辦法探測到這些原本無法看見的現象。 發出光線的物體，你所要做的只是觀察背景恆星的亮度， 當一顆流浪行星從其前方經過時，會引發重力微透鏡事件 將揭示這顆流浪行星的關鍵細節，例如其質量。 那麼，我們真的用這種方法探測到任何流浪行星嗎？事實上，我們確實探測到了。目前已有數顆 目前正運作中的少數地面探測流浪行星的計畫，例如OGLE、MOA等。 超機械人。目前，他們已發現共22個流浪行星候選者，其中最令人興奮的 其中一個是 OGLE-2012-BLG-1323。如果這顆流浪行星獲得確認，它將是迄今為止最小的一顆。 一顆類地質量的流浪行星被某種方式發現。這種天體究竟是如何形成的？ 在太空中自由漂浮，我們目前還不太清楚。一顆流浪行星上的環境可能會是什麼樣子？ 首先要考慮的事實是，它們將會是極其黑暗的地方。沒有附近的恆星，意味著 情況下會一片漆黑。你可能會認為這意味著他們會 極寒之地也是如此，但實際上可能並非如此。沒有鄰近的恆星也意味著 沒有附近的氣體剝離太陽風來源，這反而可能有助益。 一顆流浪行星要保留其最初擁有的大氣層。一項1999年的研究論文提出， 一顆流浪行星周圍的富氫大氣實際上可能足以使其捕獲足夠的熱量 它所產生的熱量足以維持類似地球的海洋。然而，任何希望在這樣行星上生存的生命體 必須更類似於地球上我們的化學合成生物，這些生物生存於深海附近。 vents，依靠行星的熔融核心提供熱量和營養。光合作用 顯然在流浪行星上是行不通的。除此之外，流浪行星可能還具有 形形色色，應有盡有。任何被拋出其原生星系的行星，根據定義，都將如此。 成為一顆流浪行星。它們可能是氣態巨行星，也可能是岩質行星。因此，行星所處的環境 context 這可能會讓事情變得相當奇怪。但行星本身呢？有哪些最奇特的呢？ 我們在系外行星上可能會遇到的最奇怪的現象是什麼呢？好吧，讓我們暫時拋開黑暗， 從寒冷的流浪行星到另一極端的天體。WASP-76b 是一顆於近日發現的系外行星。 2013年，作為廣角行星搜尋計畫的一部分。自首次發現以來，它已 令科學家著迷，因其獨特的性質。歐洲南方天文台的甚大望遠鏡最近 特別值得注意的一個特徵是，這個星球上的溫度高得驚人，以至于 不是下雨，而是下熔融鐵。這可能嗎？距離恆星極近的系外行星。 它們的恆星擁有非常小的軌道，因此最容易被發現，因為我們能夠觀察到非常 在短時間內，這顆恆星的光變曲線呈現出明顯的規律。WASP-76b 就是其中一顆這樣的行星。 而且，它的體積極大，遠超木星，再加上它僅需短短時間即可完成這一過程，這一點更顯得驚人。 1.8個地球日完成一次公轉，使得它相對容易被探測到。但探測 系外行星的存在是一回事，天文学家是如何了解其物理特性的呢？ 特徵？有趣的是，天文學家首先會做的事，就是了解物體的物理性質。 母恆星WASP-76的特性。已確定該恆星的距離，接著是 恆星根據其亮度和顏色進行分類。了解距離有助於我們確定 它如此明亮，我們只需觀察其顏色即可測量，這有助於我們判斷其溫度。 是的。如果恆星位於主序星階段，那麼此圖表也能幫助我們了解其半徑與質量。 恆星的特徵，因為它們通常都遵循某種模式。一旦我們掌握了這些資訊，就能夠確定 該繞行行星本身的特性。了解恆星的質量和半徑 表示我們可以利用一些巧妙的方程式，根據軌道行星的運動來測量其質量。 萬有引力定律。巧合的是，WASP-76b 是一顆超級木星，遠比我們的要大。 木星。這意味著儘管它的質量巨大，但這質量卻分散在一個很大的體積內。 很可能使其成為一顆氣態巨行星。如此靠近恆星運行，表示這顆行星很可能 被潮汐鎖定，任何時刻只有一面朝向恆星。此外，由於距離相近 這顆行星位於恆星的大氣層內運行，而我們對其物理特性還知之甚少。 還不太明白。不過，面向恆星的一面將會極度炎熱，估計溫度約為 2400°C，足夠高到使金屬汽化。模型進一步顯示，夜晚側的溫度約為 1500°C，依然酷熱，但已涼爽許多。然而，要了解 WASP-76b 的組成成分， 我們需要回到凌星的光變曲線。科學家們會尋找其中的差異。 當行星經過恆星前方時的光線，由於恆星的光線將穿過行星大氣層 這顆行星的大氣層。某些原子會阻擋特定波長的光，因此任何減少的光線都可能與此有關。 波長幫助我們了解大氣層中有哪些物質。這稱為光譜學。對於WASP-76b而言， 科學家檢測到的最大驚訝是大氣中鐵元素的豐富含量。 根據目前對這顆行星的了解，鐵暴露在白天側的狀況似乎如此。 這顆行星被蒸發，其物質透過強烈的風力過程被運送到晨昏線區域。 行星晝夜兩側之間的分界線。在這裡，溫度低到足以使 鐵開始冷卻並凝結，形成鐵雨滴，墜入大氣層深處。 當風吹拂到行星的晨側時，鐵已無法再被探測到。 這項非凡的測量結果，由歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的ESPRESSO儀器所取得， 這是在超熱氣態巨行星上首次以這種方式發現變異現象。 儘管這或許不會是最後一次。有些行星熱到足以讓鐵熔化成雨落下。 當然是非常炎熱的地方，但它們並不是我們所見過最熱的系外行星。 那麼，一顆行星最高能熱到什麼程度？一顆行星緊貼著距離其母恆星僅500萬公里的緊密軌道運行， 一顆行星位於距離太陽僅約水星與太陽距離十分之一的位置，其表面是一片狂暴的煉獄。 KELT-9 是一顆極其炎熱的恆星，溫度高達 9,700°C，幾乎是我們太陽溫度的兩倍。 那顆獨自繞其運行的行星，稱為 KELT-9b，是一顆氣態巨行星，體積幾乎是木星的兩倍。 以及其三倍的質量，並在如此接近那樣熾烈的光芒下運行， 它的白天溫度超過了某些恆星的溫度。KELT-9b 的溫度被記錄為 4300°C，比一般的紅矮星還要熱。毫不奇怪， 它的氫大氣層正在沸騰並逃逸到太空中，但隨後又被拉回其恆星。 以每秒10萬噸氫氣的預計速率。隨著時間推移，KELT-9b的整個大氣層 將被蒸發殆盡，使行星的核心暴露於那灼熱的高溫之下。KELT-9b 的核心 不是當時就被吃掉，就是當恆星 KELT-9 膨脹時，整個行星都會被吞噬。 在3億年內擴張。在此期間，KELT-9b的表面極熱，熱到足以 其表面的分子會因大量能量而分解，被撕裂。總體而言，這將不會是 一個很棒的居住地。關於比恆星還熱的行星，這樣的行星有可能存在嗎？ 連比它們的母恆星還大的行星也存在嗎？如果你/popper 想像一個恆星系統，你可能會 想像一顆巨大的恆星被較小的行星圍繞，一般來說，這就是 宇宙中恆星系統的標準。然而，太陽系有著多種多樣的形態。 尺寸。難道外面有行星比它所圍繞的恆星還要大嗎？ 接著談到這一點，行星最大可以有多大？我們目前已知最大的是哪一顆？ 首先，讓我們明確一點。當我們談到「大」時，實際上所指的正是 體積，而非質量。要成為一顆恆星，其體積必須超過一定標準。 一定的質量，即0.08個太陽質量，或我們太陽質量的8%。低於此閾值的天體 被歸類為棕矮星，因為它的質量不夠大，無法引發核融合反應。 置於其核心。質量低於棕矮星的天體僅為行星、小行星和塵埃。因此 一顆恆星的最小質量為0.08個太陽質量，那麼是否存在上限呢？理論上來說， 一顆恆星所能擁有的最大質量約為150個太陽質量，超過此數值後，理論模型便會出現問題。 它將失去穩定性。雖然有趣的是，有一些恆星 存在的現象似乎與該理論相矛盾，其質量估計為 約300個太陽質量。無論如何，一顆恆星質量大，並不代表它體積就大。 目前已知密度最高的恆星之一——中子星，質量為太陽的1至2倍，體積卻僅有數十公里大小。 30公里寬。想像一下，將我們恆星的巨大質量塞進去，這是一個如此龐大的物體，甚至遠遠超過木星的規模。 大幅增加，更不用說我們了，還能在一個大型城市的面積內擠進兩隻這樣的生物。 雖然這些恆星的體積微小，但它們的質量卻足以支撐一個壯觀的太陽系。 一種可能遠超我們自身範圍的系統。我們已經發現了圍繞中子星運行的系外行星， 然而，由於發現它們所採用的檢測方法，我們只能真正界定其 質量，而不是它們的半徑。不過，這些行星比地球大許多倍也是合乎常理的。 微小的恆星，正如我們太陽系中存在直徑可達數百公里的小行星一樣， 更不用說直徑達數千公里的行星了。白矮星是微小恆星的另一個例子。 這類恆星很可能擁有更大的行星環繞其運行。白矮星是紅巨星的殘餘物。 當它們達到終點時，還不夠大到能在超新星爆炸中成為中子星。 他們生命的終點。相反地，他們會在行星狀星雲中脫落外層。 留下恆星的核心，也就是所謂的白矮星。核融合不會 發生在白矮星中，意味著它們的光度僅來自於儲存的熱能 輻射。這使得它們成為非常暗淡的恆星，而且隨著時間推移會變得越來越暗。行星若 從主序星演化至紅巨星再至白矮星的過程，能夠存活下來的星體很可能就是 比小型殘骸白矮星更大，通常接近地球的半徑。出現了 2020年， thanks to the TESS Observatory，確認了該行星系統的存在，其中一顆系外行星被稱為 以 WD1856b 為名。這個系統令人驚奇之處在於，這顆行星繞著白矮星運行的相對距離。 密切地，意思是它度過了恆星進入紅巨星階段的過程而倖存下來。紅巨星 這個階段本可以輕而易舉地包圍現在行星所在的位置，因此這意味著這顆行星 必定是在事件後墜落或散落到這個軌道上，或許正是由於重力的緣故 恆星其他未被發現的行星的影響，甚至來自附近恆星的影響 白矮星被引力束縛著。無論如何，這確實是一個令人難以置信的系統。 在主序星方面，要找到比它們還大的行星也相當困難。我們 相信主序星構成了宇宙中絕大多數的恆星。這些恆星可以是 非常巨大的物體。當核心內部反應產生的壓力使半徑保持得很大時， 我們必須尋找位於棕矮星與紅矮星分界線附近的恆星。 矮星中尋找一顆足夠小的主序星，以容納一顆更大的行星。記住， 棕矮星與主序星的差異在於核融合是否發生。 將恆星核心中的物質置於我們認為超過0.08個太陽質量時會發生的情況。我們也相信 一顆行星與棕矮星之間的界線約為13個木星質量。因此，我們最好的選擇之一是 在紅矮星 VHS 1256-1257 附近，尋找一顆微小的恆星與一顆巨大的行星。其系外行星 是少數透過直接成像技術發現的系外行星之一。其母恆星足夠昏暗， 這顆系外行星距離恆星足夠遠，且體積足夠大，僅需使用望遠鏡即可直接觀測到。 強大的望遠鏡。然而，這意味著儘管已知系外行星的質量， 已確定，我們無法確切知道其半徑。然而，這是最有可能的情況之一。 我們所知的候選人。此外，由於存在誤差範圍，實際情況也可能是 無論是其中一個還是兩個天體都是棕矮星，意味著我們無法判斷這是否真正是一種 恆星與行星系統。因此，雖然我們尚無確鑿證據證明有行星比……更大 我們的恆星，已發現一些有希望的候選者，而且幾乎可以肯定還存在其他情況。 那裡還有一些我們尚未發現的。那裡一些最小的恆星半徑大約為 70,000公里。宇宙中一些最大的行星的尺寸甚至可以是這個的兩倍或三倍。這引出了…… 我在此要討論的最後一個問題是：我們目前已知最大的系外行星是什麼？ 不幸的是，情況並非如此明確。一個可能的答案是GQ Lupi b。這是一顆直接成像的行星。 影像中的系外行星，這再次意味著我們對其物理特性尚無清晰掌握。 從誤差範圍來看，它可能是一顆棕矮星，但更可能是最大的一顆。 目前已知的系外行星中，科學家估計其半徑為地球的三倍。 木星，但同樣地，仍存在誤差範圍。其他可能的候選者還有 DH Tauri b 和 ROX 42BB。在今天這段影片的過程中，我們已經探討過許多系外行星。 一些最熱、最冷的行星，擁有多顆恆星的行星，沒有恆星的行星，以及移動最快的行星 軌道，以及最長的。但我希望以一顆視覺上令人驚豔的系外行星作結。 如果其存在得到確認，J1407 b 將被譽為首顆發現擁有環系統的系外行星。 類似土星的環系統。有時，要發現環系統實在出人意料地困難。 環繞行星。直到1977年才發現天王星的環。木星的環直到…… 於1979年被經過的航海家探測器拍攝到，以及海王星的環 直到1980年代初期才被觀察到。這是因為在缺乏附近探測器的情況下， 拍攝他們的照片，環繞行星的衛星通常透過凌日法或恆星掩星法被發現。 當它們經過一顆近距離或遙遠恆星前方時，會導致抵達我們的光線暫時變暗。 通常，你必須仔細觀察才行。但J1407 b卻不是這樣。當行星 就像木星經過其鄰近恆星前方一樣，有時甚至能遮蔽少至1%的光。 恆星的光。它們的環則小得多。當J1407 b經過其恆星前方時， 它阻擋了恆星光線的驚人95%。這是為什麼呢？2012年，研究人員發現 在SuperWASP的數據中注意到這一現象後，便找到了答案。J1407 b擁有環。 巨大的。透過評估光線的暗淡現象，天文學家得以探測到一個複雜的系統 環繞行星的結構，覆蓋面積超過土星環的四萬倍。 作為參考，這些環的大小相當於繞我們太陽運行的金星軌道。 正如土星的情況一樣，至少有一顆小型衛星已開始在環內形成。 造成空隙，並表明行星的環不會永遠存在。 然而，如果對數據的這種解讀是正確的，他們將會是一幅令人難以置信的壯觀景象。 可惜的是，這答案值得懷疑是有原因的。J1407 b 據說繞行於 每十年一次，但自那一次初始的掩食以來，並未再出現類似的亮度下降現象。 被觀察到。科學家正試圖解釋這是否意味著J1407 b其實只是一個 一次性事件，一個自由漂浮的棕矮星，恰好擁有自己的原行星盤 偶然經過恆星旁邊，抑或J1407 b仍可能是一顆繞行的行星？ 巨大的環，儘管它們比最初預期的要薄得多。