關於TRAPPIST-1星系,韋伯太空望遠鏡還會發現些什麽?
占士。韋伯太空望遠鏡發回的第一張TRAPPIST-1星系影像
藝術家對於TRAPPIST-1系外行星系統的概念構想圖,它距離地球僅39光年。該星系有著7顆巖石行星,與地球大小近似,其中至少3顆可能適宜生命生存。美國航空航天局的韋伯太空望遠鏡首次觀測到了這些神秘的異世界,研究人員公布了他們的初步成果。圖片來源:美國航空航天局/噴射推進實驗室/【自然】雜誌。
占士。韋伯望遠鏡對TRAPPIST-1星系的首次觀測
去年6月,美國太空總署的韋伯太空望遠鏡,開始觀測距地球不遠的神秘的TRAPPIST-1系外行星系統。現在,備受期待的第一個成果出來了。在馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所研討會上,蒙特利爾大學的天文學家比約恩·本奈克,公布了這一成果。正如本奈克對天文學聽眾所說:我們正在做一些有意義的事情。
之後第二天,資深科學記者亞歷山卓。維茨在【自然】雜誌上,報道了本奈克的演講。相關科學論文,會於2023年初開始著手發表。
為什麽該成果關註度這麽高?事實上,TRAPPIST-1星系是韋伯太空望遠鏡最關切的預期目標之一。該星系包含不少於七顆巖石行星,它們的大小都與地球相似。至少有三顆行星位於該恒星的適居區,因為那裏的溫度適宜,可能存在液態水。剩下的其它行星也都靠近適居帶。而且所有這些適居行星,距離地球只有39光年。
這些韋伯的新發現,還是初步成果。因此,現在還不能得出結論:七顆巖石行星中的某一顆——它們的大小均與地球相似——是否能夠支持生命生存。不過,這已經顯示了韋伯太空望遠鏡,有著探究這一神秘星系的潛力。
行星TRAPPIST-1b 和 行星TRAPPIST-1g
最初的觀測集中在該星系的兩顆行星上:TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g。行星b距離其母恒星最近,行星g距離排在第二位(行星TRAPPIST-1h距離其母恒星最遠),其半徑是行星中最大的,約為地球的1。154倍。到目前為止的觀測結果表明,它不太可能具有一個厚的原始氫元素大氣層。一般更大的氣態冰巨星,比如我們太陽系中的木星或海王星,往往都有著這樣的大氣層。這意味著行星g可能有一個更薄的、更貼近地表的大氣層,就像地球、金星或火星那樣。如果是這樣的話,這將有利於生命的存活,因為這些是次級大氣,在數百萬年或數十億年的時間裏,已經發生了重大的化學質變。例如,地球上主要的氮元素大氣層,在生命前進演化過程中,隨著時間推移而改變。
需要更多的觀測
然而,仍然需要更多的觀測結果,來確認行星TRAPPIST-1g的大氣層是什麽樣的——如果它確實有大氣層的話。因為TRAPPIST-1星系行星很小,離恒星很近,而距離我們地球又很遠(39光年)。即使是借助韋伯望遠鏡,也需要收集,行星在母恒星前方經過的多個公轉軌域數據,來詳細分析其大氣層狀況。更大的系外行星,如WASP-39b,則更容易研究。
行星TRAPPIST-1b的情況更是如此,因為它比行星g更小,距離母恒星更近。正如維茨所說:
蒙特利爾大學的奧利維亞·林,展示了韋伯太空望遠鏡,對於該星系最內層行星TRAPPIST-1b的兩次觀測結果。她也還沒能梳理出其大氣層情況。但初步研究表明,它和行星1g一樣,估計沒有稀薄的富氫大氣。
放大檢視。|TRAPPIST-1系統行星的大小比較圖,按照與母恒星的距離遠近順序排列(未按實際距離比例)。圖中各行星表面,是藝術家根據其自身對行星的概念構想,描繪出來的。圖片來源:美國航空航天局/R。Hurt/ T。Pyle/歐洲南方天文台。
TRAPPIST-1星系「全家福」
雖然這些初步成果,聽起來不那麽令人興奮,但是,相信對該星系所有七顆行星的研究,後續會有更多的反饋。事實上,正如美國太空總署戈達德太空飛行中心的天文學家尼科爾。科朗所說:
「明年內我們將對TRAPPIST-1星系有一個全面觀測研究,我們將擁有一張TRAPPIST-1星系的‘全家福’。」
看看這七顆行星中,有幾顆有大氣層(如果有的話),以及它們之間的相互比較,這會很有趣。之前擔心:可能一些行星已經失去了其大氣層。這是因為它們環繞著一顆紅矮星執行。紅矮星以高度活躍而聞名,它會發出強烈的恒星耀斑,如果距離它太近的話,會將行星的大氣層「剝」離。當然,這仍是一個備受爭議的話題。2021年的一項研究表明,許多紅矮星的行星實際上最終可能不會受到恒星耀斑的影響。
美國天文學會第241次會議上,關於TRAPPIST-1的資訊
即將在華盛頓州西雅圖舉行的美國天文學會第241屆會議(2023年1月8日至12日)上,會釋出TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1g的最新資訊。
TRAPPIST-1b摘要:
占士·韋伯太空望遠鏡在SOSS模式下使用NIRISS,對氣候溫暖的與地球大小近似的TRAPPIST-1b行星,進行了兩次淩「日」觀測,在本次會議上,將展示首次高精度淩「日」光譜。
TRAPPIST-1g摘要:
巖石體的、地球型系外行星TRAPPIST-1g,特別適合這類初步研究,因為受母恒星輻射低,其表面易形成宜居條件,而與其它圍繞類太陽恒星執行的行星相比,1g行星強烈放大了可觀測到的光譜淩日特征。會議將展示韋伯望遠鏡觀測到的,處於宜居帶的地球型系外行星TRAPPIST-1g的首次高精度光譜,覆蓋0。6-5。3µm的全光譜範圍,透過使用NIRSpec PRISM BOTS模式,兩次淩日觀測獲得。
這些觀測的靈敏度,足以檢測次級陸地大氣的各種成分,如果存在,CO2、H2O、CH4、NH3和SO2的分子帶很可能可以直接檢測到。
對於那些,一直關註TRAPPIST-1星系的觀測結果和後續研究的人來說,2023年應該是有趣而令人興奮的一年。韋伯太空望遠鏡會發現些什麽呢?
總結來說:研究人員公布了韋伯初步觀測到的TRAPPIST-1系外星系的成果。(該星系包含七個與地球大小近似的潛在宜居星球。)
BY:Paul Scott Andersonand
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