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迄今為止，科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過4000顆系外行星，其中不乏有體積、質(zhì)量和我們相似的超級地球。但是，最近發(fā)現(xiàn)的超級地球，還是令科學家們嘖嘖稱奇。 TOI-561在距離我們280光年的位置，有一顆名為TOI-561的恒星。它在光譜學上的分類為K型主序星，也就是通常所說的橙矮星。這樣的恒星略小于太陽所屬的黃矮星，TOI-561也不例外，半徑是太陽的83.2%，質(zhì)量是太陽的80.5%，表面溫度也比太陽低，大約是5326K。 總體來說，TOI-561和太陽還是比較接近的，但二者還是有一個非常明顯的區(qū)別的，那就是年齡。觀測結(jié)果表明，TOI-561在大約100億年前就已經(jīng)誕生了！迄今為止，它的年齡甚至已經(jīng)超過了理論上太陽的壽命。這意味著，它是現(xiàn)今銀河系中最古老的一種恒星，幾乎和宇宙一樣古老。 不僅如此，它還擁有著宇宙最古老的行星系統(tǒng)。迄今為止，科學家已經(jīng)在它的周圍發(fā)現(xiàn)了3顆行星，而這3顆行星和它一樣，也是一大把年紀了。 這3顆行星被命名為TOI-561 b、TOI-561 c和TOI-561 d，是由NASA的凌日外行星勘測衛(wèi)星（TESS）發(fā)現(xiàn)的。TESS是在2018年發(fā)射升空的太空望遠鏡，專注于通過系外行星的凌日現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)它們。當它們路過宿主恒星的時候，會導(dǎo)致宿主恒星的光芒出現(xiàn)規(guī)律性的變化，TESS就能夠發(fā)現(xiàn)它們。 3顆系外行星不僅如此，在發(fā)現(xiàn)系外行星后，科學家們還能夠?qū)λ鼈兊墓D(zhuǎn)周期、尺寸等屬性進行觀測和分析。
除此之外，科學家們還能用徑向速度法來計算三顆行星的質(zhì)量。我們知道，當行星運行到不同位置時，它的引力會對宿主恒星產(chǎn)生非常輕微的拖動，使其偏離原來的位置。這個偏離幅度微乎其微，但人類的探測器卻能夠通過其光譜變化觀測到。通過恒星光譜變化的幅度，再加上恒星本身的質(zhì)量，就能夠計算出行星的質(zhì)量。 計算結(jié)果表明：TOI-561b的質(zhì)量大約是地球的3倍，考慮到它1.45倍地球半徑的尺寸，可以計算出它的密度大約是每立方厘米5克，相當于地球的90%。這意味著，它是一顆巖石行星，而且它的尺寸也讓它足以被稱為超級地球。 加州大學河濱分校的行星天體物理學家Stephen Kane說：“這還是有點意外的，因為你原本預(yù)期能看到更高的密度，而這顆行星的現(xiàn)狀就與極其古老的行星概念相匹配了?！?/p> 最古老的行星具體來說，一顆行星想要有更高的密度，意味著它需要有更多的重元素，比如鐵、鎳等元素。比如地球，就有一個鐵和鎳構(gòu)成的核心。 不過，這些重的元素不是宇宙誕生時就有的，而是需要通過超新星爆發(fā)才能產(chǎn)生的。通過這種宇宙極端事件，輕的元素才能聚變成重元素，被釋放到宇宙空間，然后再形成新的天體。因此，在宇宙剛剛誕生的幾十億年時間里，當超新星爆發(fā)的數(shù)量還沒有特別多時，那些古老的天體本來就不應(yīng)該有太多重元素。 TOI-561就是這樣，科學家通過光譜學發(fā)現(xiàn)，它所含有的重元素就非常少。而和這樣古老的恒星一同形成的古老行星，因為原材料相同，也應(yīng)該只含有非常少的重元素，TOI-561 b如今證明了這一點。 之前還有一項研究指出：一顆巖石行星的金屬元素（天文學上除了氫和氦以外的所有元素都叫金屬元素）有一個下限，低于這個臨界值就無法形成巖石行星。這是因為恒星在形成之后會向外釋放輻射，這些較重的元素不容易被恒星風吹走，所以才有機會留在原地并且形成巖石行星。 而TOI-561 b這樣重元素比例較低的行星，則可以幫助我們確定這個臨界值，還能幫助我們進一步去尋找更多古老的行星。同時，TOI-561 b的發(fā)現(xiàn)，也告訴我們系外巖石行星可以擁有很長的壽命。 夏威夷大學的天文學家Lauren Weiss告訴我們：“TOI-561 b是人類發(fā)現(xiàn)過最古老的巖石行星之一，它的存在告訴我們，自從近140億年前宇宙誕生開始，它就在制造巖石行星?！?/p> 100億年前的生命？ 那么，擁有100億年光陰的TOI-561 b，是否在漫長的歲月里孕育了生命呢？ 對于這一點，科學家還是比較悲觀的。TOI-561 b距離宿主恒星實在太近了，以至于它已經(jīng)被潮汐鎖定了。尤其是在永久朝向宿主恒星的那一側(cè)，表面溫度可能已經(jīng)達到了2480K，連鋼鐵都會融化，其表面會有永久存在的巖漿海洋流動，非?？植?。這樣的氣候，是不可能孕育生命的。 但這并不是一個絕對悲觀的消息，正如Kane說的那樣：“盡管這顆獨特的行星如今很可能并不宜居，但它或許預(yù)示著銀河系最古老的恒星周圍還有大量巖石世界等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)?！?/p> 要知道，雖然地球已經(jīng)形成了45億年，并且在大約39億年前就有第一個單細胞生物出現(xiàn)了，但是第一個復(fù)雜生物很可能直到5億多年前才出現(xiàn)。我們期待尋找地外生命，但更希望是復(fù)雜生物，而不僅僅是單細胞生物。因此，這就需要行星和它所在的系統(tǒng)提供足夠長的時間和足夠穩(wěn)定的環(huán)境。 TOI-561 b上的生命希望已經(jīng)破滅，不過它暗示我們宇宙中可能還有大量像它一樣古老的行星，那些行星在100億年的歲月里，很可能就孕育了生命。TOI-561 b就像是黑暗之中的一盞燈，給我們指明了方向。沿著它所指的方向前進，我們或許就能接近想要尋找的答案。 |
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