巨蟹(xie)座55e是(shi)一(yi)顆(ke)環繞著巨蟹(xie)座55A的(de)(de)(de)太陽系外行(xing)(xing)星(xing),大小是(shi)海王星(xing)的(de)(de)(de)51%,直徑達2.55萬公里,質量和(he)密度分別是(shi)地球(qiu)的(de)(de)(de)8.63倍(bei)和(he)1.07倍(bei),是(shi)至2012年為止發現的(de)(de)(de)密度最大的(de)(de)(de)固態行(xing)(xing)星(xing),表面溫(wen)度接近(jin)2700攝氏度。距離地球(qiu)相當近(jin),為40.2±0.4光年。
2016年(nian)2月,歐洲太(tai)空總署發布巨蟹座(zuo)55e圖片(pian)。根(gen)據(ju)(ju)從(cong)NASA斯(si)皮策紅外(wai)望(wang)遠(yuan)鏡的對該行星兩年(nian)期觀測數據(ju)(ju)顯示(shi),兩年(nian)中該行星溫度(du)(du)變(bian)化(hua)幅(fu)度(du)(du)就達3倍之多,表面溫度(du)(du)從(cong)1000攝氏(shi)度(du)(du)變(bian)為(wei)2700攝氏(shi)度(du)(du),變(bian)化(hua)相(xiang)當之快。
巨蟹座55e(英文:Cancri 55 e)是一的(de)環繞著巨蟹座55A的(de)太(tai)陽系(xi)外行(xing)星(xing),表面多巖(yan)石,他(ta)離母恒(heng)星(xing)很近,公轉周期不到兩天。
巨(ju)(ju)(ju)蟹座(zuo)(zuo)55e是(shi)(shi)一(yi)顆“超級(ji)地(di)(di)球(qiu)”,構(gou)造為巖(yan)質,大小(xiao)約為地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)兩倍(bei),質量約為地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)八(ba)倍(bei),其直(zhi)徑比地(di)(di)球(qiu)大2倍(bei)達到約25512公里,而體(ti)積則達地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)8倍(bei),密度(du)為地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)1.07倍(bei)。它和(he)(he)另外四顆行(xing)星一(yi)起圍繞著(zhu)巨(ju)(ju)(ju)蟹座(zuo)(zuo)中(zhong)一(yi)顆類(lei)似(si)太陽恒(heng)星公轉。巨(ju)(ju)(ju)蟹座(zuo)(zuo)55e距離母星很近,以至于每年只有18個(ge)小(xiao)時。它還(huan)是(shi)(shi)潮(chao)汐鎖定(ding)的(de)(de),也(ye)就是(shi)(shi)說不像地(di)(di)球(qiu)這樣自轉,而是(shi)(shi)有一(yi)個(ge)永久性的(de)(de)白晝(zhou)側和(he)(he)黑夜側。
美國宇(yu)航局斯皮策(ce)紅外望遠(yuan)鏡探測(ce)到(dao)巨蟹(xie)(xie)座55e行星的光線,這顆(ke)行星環繞一(yi)顆(ke)距(ju)離地球(qiu)41光年的恒星運行。巨蟹(xie)(xie)座55e行星自轉(zhuan)一(yi)周(zhou)僅(jin)相當于(yu)地球(qiu)18個小時。
該行星(xing)的發現或將是(shi)研究行星(xing)演化、存留的一個重大突破。由(you)于其密(mi)度接(jie)(jie)近(jin)于鉛(qian),且(qie)離地球(qiu)是(shi)如此之近(jin),以(yi)(yi)至于人們可以(yi)(yi)直接(jie)(jie)用肉眼觀察到其母恒星(xing)。
雖然巨蟹(xie)座(zuo)55e上面地獄般的(de)灼(zhuo)熱意味著不可(ke)能有生命存(cun)在(zai),但(dan)此類型的(de)行(xing)星仍是科學家迫切希望用(yong)望遠鏡觀測(ce)的(de)。因為(wei)母恒星明亮的(de)高亮度讓(rang)很多種敏(min)感的(de)測(ce)量變得(de)可(ke)行(xing),所以巨蟹(xie)座(zuo)55e是一個測(ce)驗行(xing)星形成、演化和存(cun)留(liu)的(de)理論的(de)完(wan)美(mei)實(shi)驗室(shi)。
科學家(jia)與2004年(nian)首次發(fa)現(xian)了(le)巨蟹座55。而(er)發(fa)現(xian)巨蟹座55e行星(xing)(xing)的(de)加(jia)拿(na)大(da)空間望遠鏡“MOST”是科學家(jia)觀察研究這個“超級地球(qiu)”最直接的(de)手段和方法。“MOST”造(zao)價(jia)低廉,僅有手提箱般大(da)小,2003年(nian)由加(jia)拿(na)大(da)太空總署發(fa)射(she),受命觀測(ce)10顆(ke)星(xing)(xing)球(qiu)。其(qi)最初僅預(yu)定工作一年(nian)時間,但8年(nian)過去了(le)MOST卻(que)仍然運(yun)行良(liang)好,共(gong)已經(jing)觀測(ce)了(le)超過2000顆(ke)星(xing)(xing)球(qiu)。
據科學家(jia)介紹,母恒(heng)星(xing)巨(ju)蟹(xie)(xie)座(zuo)55A距(ju)地球大約40光年(nian)距(ju)離,和太(tai)陽一(yi)(yi)樣是(shi)(shi)一(yi)(yi)顆黃矮星(xing),在(zai)之后(hou)兩個月中(zhong)(zhong)人們可用肉眼(yan)在(zai)巨(ju)蟹(xie)(xie)星(xing)座(zuo)中(zhong)(zhong)觀察(cha)到它(ta)。當(dang)巨(ju)蟹(xie)(xie)55座(zuo)e處于白晝時,其(qi)母恒(heng)星(xing)看上去會比夜間大60倍(bei),亮度則是(shi)(shi)夜間的(de)(de)3600倍(bei)。巨(ju)蟹(xie)(xie)座(zuo)55e是(shi)(shi)一(yi)(yi)個4行星(xing)系(xi)統的(de)(de)組成部分,自(zi)1997年(nian)來一(yi)(yi)直處于科學家(jia)的(de)(de)監視下,由于發現(xian)其(qi)密度之高、同地球的(de)(de)距(ju)離之近而(er)引起(qi)了(le)關注。此行星(xing)系(xi)統是(shi)(shi)通過(guo)“多普勒方法”發現(xian)的(de)(de),此方法可測量某星(xing)球由受其(qi)他未知星(xing)球引起(qi)的(de)(de)不穩定(ding)擺動。
盡管巨(ju)蟹55e表面溫(wen)度接(jie)近2700攝氏度,但有(you)(you)(you)些(xie)天文學(xue)家認為(wei)巨(ju)蟹座55e的(de)(de)強大(da)(da)引(yin)力可能仍使(shi)其能夠(gou)保(bao)持(chi)一(yi)個(ge)大(da)(da)氣層。這種類(lei)型的(de)(de)行星被稱為(wei)“超級(ji)地(di)球(qiu)”(Super-Earths),即(ji)擁有(you)(you)(you)大(da)(da)氣層、體(ti)積相當于(yu)地(di)球(qiu)10倍的(de)(de)行星,一(yi)直讓(rang)科學(xue)家抱(bao)有(you)(you)(you)特殊興趣,因其有(you)(you)(you)成為(wei)固體(ti)的(de)(de)可能性,抑或存在著液態海(hai)洋。這意味(wei)著如果(guo)溫(wen)度等(deng)其他條件合(he)適(shi),它們有(you)(you)(you)可能成為(wei)潛在外星生命形式的(de)(de)家園。
不列顛(dian)哥倫比亞大學教授馬修斯(Jaymie Matthews)興奮的稱:“這簡直和《星際迷航》(Star Trek)電影中的柯克船長所(suo)做的事(shi)一樣。我(wo)們終于實現了——可能還超越了——童年夢(meng)想中的科幻場(chang)景。”
該(gai)行星(xing)發現小組(zu)的天(tian)文學(xue)家來自包括麻省理(li)工學(xue)院(yuan)、不列顛(dian)哥(ge)倫(lun)比亞(ya)大學(xue)、史密森松天(tian)體(ti)物理(li)中心以及加州(zhou)圣(sheng)克魯斯(si)大學(xue)等研究(jiu)機構(gou)。
自從發(fa)現(xian)巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e行(xing)星(xing)(xing),天文學家日(ri)益發(fa)現(xian)更(geng)多(duo)關(guan)于(yu)這(zhe)顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)(xing)的奇(qi)特特征,研究人員現(xian)已(yi)知道(dao)這(zhe)顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)(xing)是巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e恒星(xing)(xing)(位(wei)于(yu)巨(ju)蟹(xie)星(xing)(xing)座(zuo))系(xi)統中(zhong)5顆(ke)(ke)系(xi)外行(xing)星(xing)(xing)其(qi)中(zhong)之(zhi)一。由于(yu)巨(ju)蟹(xie)座(zuo)55e行(xing)星(xing)(xing)擁有超密(mi)集質量(liang)和(he)極(ji)端近(jin)距離(li)(li)軌道(dao),從而使它格外令天文學家關(guan)注,它與(yu)恒星(xing)(xing)之(zhi)間的距離(li)(li)比水(shui)星(xing)(xing)和(he)太(tai)陽之(zhi)間距離(li)(li)近(jin)26倍。
這項最新斯皮(pi)策觀測顯示(shi),巨蟹座55e行(xing)星(xing)(xing)朝(chao)向恒(heng)星(xing)(xing)的一(yi)(yi)側非常熾熱,溫(wen)度接近于1726攝(she)氏度。這顆(ke)行(xing)星(xing)(xing)很可能是一(yi)(yi)個黑暗的星(xing)(xing)球,它(ta)缺(que)少充實的大氣層來加熱朝(chao)向恒(heng)星(xing)(xing)的反(fan)向一(yi)(yi)側。
更為奇特的是,這顆行星遍布淤泥,之(zhi)前斯皮策(ce)望(wang)遠鏡的觀測數據顯(xian)示巨蟹座55e行星五分之(zhi)一(yi)質量(liang)是由(you)較輕元素構(gou)成(cheng),其中包括水,但(dan)是極端熾熱的溫度和大氣壓力(li)在這顆行星表面形成(cheng)一(yi)種“超臨界流體(ti)(supercritical fluid)”狀態。
超臨界流(liu)體可以想像成為液體狀態下的氣(qi)體,它存在(zai)(zai)于極端大氣(qi)壓力(li)和(he)溫度環境。在(zai)(zai)地球上,在(zai)(zai)蒸汽發動機(ji)中水可以達到超臨界流(liu)體狀態。
之前在對巨蟹座(zuo)55e行(xing)(xing)星(xing)的(de)研究(jiu)中(zhong),采用一種(zhong)叫做凌日法(fa)的(de)技術來(lai)分析這顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)途經主(zhu)恒星(xing)前方時所發生的(de)變(bian)化,在這項(xiang)最(zui)新研究(jiu)中(zhong),天文學家(jia)使用斯皮(pi)策望遠鏡(jing)勘測到巨蟹座(zuo)55e行(xing)(xing)星(xing)自身釋放的(de)紅外光線。
斯皮策(ce)望遠鏡(jing)對巨蟹座55e行(xing)星的(de)最新觀測結(jie)果(guo)與超(chao)臨(lin)界(jie)流體(ti)水世界(jie)理(li)論相(xiang)吻合,這顆行(xing)星很(hen)可(ke)能是覆(fu)蓋(gai)超(chao)臨(lin)界(jie)流體(ti)水的(de)巖石星球,并在星球表面(mian)形(xing)成蒸(zheng)汽層。
比利時列日(ri)大(da)學邁克(ke)爾-吉(ji)倫(lun)(lun)首席調查員邁克(ke)爾-吉(ji)倫(lun)(lun)(Michael Gillon)說:“這(zhe)非常類似于海王星,如果將海王星軌道距離更接近太(tai)陽,將觀測到它的(de)大(da)氣層出現蒸發現象。”這(zhe)項(xiang)研究報告詳細情況發表在(zai)《天體物理(li)學雜(za)志(zhi)》上。
2003年,美(mei)(mei)國(guo)宇(yu)航局投資7.7億美(mei)(mei)元建造的斯皮(pi)策太空(kong)望遠鏡(jing)(jing)發(fa)射升空(kong),當前處于延長(chang)任務(wu)期(qi),主(zhu)要進行(xing)宇(yu)宙紅外線(xian)觀測研(yan)究。美(mei)(mei)國(guo)宇(yu)航局官(guan)員表示,在延長(chang)任務(wu)期(qi)中,望遠鏡(jing)(jing)工程師調整了幾(ji)項觀測設(she)置,從而(er)有(you)助于實現(xian)行(xing)星觀測最優(you)化效果。
美國宇航局下一(yi)個(ge)重要紅外太(tai)空(kong)觀測平臺(tai)――詹姆斯·韋伯(bo)太(tai)空(kong)望遠鏡預(yu)計于2018年發射,它將潛在揭(jie)曉巨蟹(xie)座55e行星和其他類似超地(di)球(qiu)行星更多的詳細情(qing)況。
美(mei)國(guo)宇(yu)(yu)航(hang)局噴氣推進實驗(yan)室(shi)斯皮策(ce)項目(mu)科學家邁克爾-維爾納(na)(Michael Werner)說:“我們可以想(xiang)像(xiang)40年前,當時還未發現系外(wai)行(xing)星(xing),正(zheng)是基于斯皮策(ce)望遠鏡(jing)的優異性能,它(ta)能夠適應新的宇(yu)(yu)宙探(tan)索(suo)領域,并獲得突破性天文(wen)發現。”
天文學(xue)家觀(guan)測到一個“超級地球(qiu)”的(de)溫度(du)變(bian)化異常劇烈——這是科(ke)學(xue)家第一次觀(guan)察到太陽(yang)系之外巖質行(xing)星的(de)大(da)氣變(bian)化——據信它可(ke)能(neng)是由大(da)量的(de)火(huo)山活(huo)動引起的(de),進一步增加(jia)了這顆“鉆石行(xing)星”的(de)神秘性(xing)。
“這是我們首次觀察(cha)到系外行星放出變(bian)化如(ru)此劇烈(lie)的光(guang)線,”劍橋大學天(tian)(tian)文研(yan)究所(suo)的尼庫(ku)·馬杜(du)蘇丹博士說,“在此之前,天(tian)(tian)文學界尚(shang)未(wei)探測到任何其他‘超級地(di)球’的熱輻射信息和表(biao)面(mian)活動信息。”
劍橋大(da)學的(de)(de)(de)(de)科(ke)學家們(men)首次探測到太陽系(xi)(xi)之外(wai)巖質行星的(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)變(bian)化(hua),同時(shi)還(huan)發現在兩年的(de)(de)(de)(de)時(shi)間內溫度變(bian)化(hua)了近三倍。盡管研(yan)究者(zhe)很快指出變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)誘(you)因還(huan)需要進一步研(yan)究,但是他(ta)們(men)相(xiang)信(xin)行星表(biao)面的(de)(de)(de)(de)大(da)量火山活動很可(ke)能是原因所(suo)在。掌握窺視巖質超級(ji)地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層以及觀(guan)察表(biao)面環境的(de)(de)(de)(de)能力,是邁向(xiang)確認系(xi)(xi)外(wai)宜居行星的(de)(de)(de)(de)一個(ge)重(zhong)要里程碑。
借助于美國航(hang)空航(hang)天(tian)局的(de)(de)斯(si)皮策(ce)空間(jian)望遠(yuan)鏡,科(ke)學家(jia)們觀察(cha)到(dao)了(le)系外行星(xing)發出的(de)(de)熱(re)輻(fu)射。這顆系外行星(xing)名為巨(ju)蟹座55e,圍繞著一顆類太(tai)(tai)陽(yang)恒星(xing)旋轉,位(wei)于40光年之外的(de)(de)巨(ju)蟹座。科(ke)學家(jia)首次(ci)發現了(le)快速的(de)(de)環境變化,行星(xing)白晝側的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)在1000至(zhi)2700攝(she)氏度(du)之間(jian)擺動(dong)。科(ke)學家(jia)相信(xin)這樣的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)變化可(ke)能是由巨(ju)大的(de)(de)氣體(ti)流和塵埃流造成的(de)(de),而這些流束(shu)的(de)(de)起因很可(ke)能是火(huo)山。火(huo)山活動(dong)具有異常高的(de)(de)活動(dong)頻率(lv),高于木衛一——太(tai)(tai)陽(yang)系中(zhong)地(di)質最(zui)活躍的(de)(de)天(tian)體(ti)。
科學(xue)家們(men)之前(qian)研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)系(xi)外行(xing)星(xing)大(da)多數都是類似于(yu)土星(xing)和(he)土星(xing)的(de)(de)(de)(de)大(da)型(xing)氣(qi)體(ti)行(xing)星(xing),這是因為他們(men)體(ti)積大(da),相對(dui)容易被發現(xian)。最近幾(ji)年,科學(xue)家們(men)已經能夠測(ce)繪很(hen)多氣(qi)體(ti)行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)環境(jing),但是研(yan)(yan)究質(zhi)量為地(di)球一倍(bei)(bei)至十倍(bei)(bei)之間的(de)(de)(de)(de)超級地(di)球仍然是困(kun)難(nan)重重。之前(qian)關于(yu)巨(ju)蟹座55e的(de)(de)(de)(de)觀測(ce)顯示它(ta)(ta)含(han)有豐富的(de)(de)(de)(de)碳,這意味著它(ta)(ta)是由(you)鉆石(shi)構(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。科學(xue)家們(men)相信(xin),它(ta)(ta)是第一個主要由(you)鉆石(shi)構(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)。然而,這次新的(de)(de)(de)(de)發現(xian)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上攪渾了(le)早(zao)期(qi)的(de)(de)(de)(de)判斷,并且開啟了(le)新問題(ti)。