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寻找“地球2.0”有新进展:紫台揭示红矮星周围宜居行星如何形成
2022/03/08 21:55  新华报业网  

  交汇点讯 探索地球以外的宜居行星(即地球2.0),是天文学的基础研究前沿。相关研究将回答“地球是否唯一”以及“行星如何成为生命摇篮”等重大科学问题。

  中国科学院紫金山天文台研究团队,基于行星形成的模拟研究,揭示了红矮星周围的宜居行星的形成机制,相关成果近日发表在英国《皇家天文学会月报》上。该成果为寻找“地球2.0”提供了理论依据。

  中国科学院紫金山天文台“行星科学与深空探测实验室”首席研究员、中国科学院行星科学重点实验室主任季江徽介绍,行星系统中适合生命存在的行星轨道范围被称为“宜居带”,比如太阳系的宜居带分布在金星轨道和火星轨道之间,地球就刚好在其中。自1995年发现第一颗太阳系外行星以来,目前天文学家在其他恒星周围已探测到近5000颗系外行星,其中有数十颗宜居类地行星被发现,它们基本上都分布在红矮星附近。

  供图:视觉中国

  红矮星占恒星总数的73%,它们表面温度低、颜色偏红,质量比太阳小得多。离太阳系最近的(4.2光年)恒星比邻星便是一颗红矮星。

  红矮星周围的类地行星是怎样形成的?通常有两种理论:一种认为,目前观测到的类地行星基本上在当地生成,相当于“土著”行星;还有一种认为,这些行星最初并不在当前观测的轨道位置,而是在形成过程中与原行星盘发生角动量交换,从而向内迁移或向外迁移(反向迁移),也就是“移民”行星。

  因此,基于不同的原行星盘模型及行星形成的理论,可以深入探究红矮星附近类地行星的形成演化历史。

  通过研究,科研人员发现,“土著”行星由于只能吸积附近原行星盘的物质,导致所形成的行星质量偏小,并且由于缺乏含水物质的传输,因此一般不具有宜居性。

  “移民”行星则不同,它们在迁移过程中,可以吸积较多星子而生长成质量更大的类地行星。向内迁移的行星,距离红矮星非常近,只有0.01-0.03个天文单位,而反向迁移的行星距离适中,且在宜居区内形成的行星大多含有约10%的水,因此这些行星很可能具有宜居性。

  “也就是说,红矮星系统内的类地行星,大部分都是‘移民’,而不是‘土著’。”季江徽说。

  科研团队进一步研究了红矮星系统中类地行星的生成率,发现反向迁移机制形成的行星分布与观测数据具有较高的吻合度,即红矮星周边的类地行星,反向迁移的“移民”最多,向内迁移的“移民”次之,“土著”最少。

  为深入研究类太阳型恒星和红矮星周围的宜居行星,紫金山天文台提出了“近邻宜居行星巡天计划”,通过发射一个1.2米口径的高精度天体测量空间望远镜,巡查距太阳系32光年外的100个类太阳恒星,探测宜居带类地行星或超级地球,并普查近邻行星数目、真实质量和三维轨道等信息。

  新华日报·交汇点记者 蔡姝雯

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