開普(pu)勒(le)(le)-22b(Kepler-22b,KOI-087.01)是一顆在(zai)類太(tai)(tai)(tai)陽(yang)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)開普(pu)勒(le)(le)22宜(yi)居帶內運行的太(tai)(tai)(tai)陽(yang)系外行星(xing)(xing)(xing)。它位于天鵝座中,距(ju)地球約638光年(nian)(nian)(196秒差(cha)距(ju)),開普(pu)勒(le)(le)22比較暗淡,無法(fa)用肉眼看(kan)到(dao)(dao)。美國國家航(hang)空(kong)航(hang)天局(NASA)的開普(pu)勒(le)(le)太(tai)(tai)(tai)空(kong)望遠鏡于2009年(nian)(nian)5月(yue)12日第一次觀測到(dao)(dao)開普(pu)勒(le)(le)22b凌星(xing)(xing)(xing)現象,2011年(nian)(nian)12月(yue)宣布其發現。它是已知的第一個在(zai)類太(tai)(tai)(tai)陽(yang)恒(heng)星(xing)(xing)(xing)的宜(yi)居帶軌道上(shang)運行的行星(xing)(xing)(xing),該行星(xing)(xing)(xing)的表面(mian)可能存在(zai)液態水。
開普勒22b的大(da)小約是地球的2.4倍,其(qi)質量和表(biao)面組成雖然未知,但(dan)排(pai)除了類似地球的組成,并且它可(ke)能具有(you)(you)富含揮發物質的液態或氣態外殼。有(you)(you)證據表(biao)明,假設(she)該表(biao)面不受極端溫室效應加(jia)熱(re)的影響(xiang),那么行星表(biao)面溫度適中。在沒(mei)有(you)(you)大(da)氣圈的情(qing)況下,且反(fan)照率和地球一樣(yang),那其(qi)熱(re)平衡溫度約為(wei)262K(?11°C),而地球為(wei)255K(?18°C)。
2009年(nian)(nian)5月12日(ri)(ri),開(kai)(kai)普勒太(tai)空望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)在剛(gang)剛(gang)開(kai)(kai)始科(ke)學(xue)(xue)運作的(de)第(di)三天,就觀察(cha)到了(le)Kepler-22b在其恒(heng)星(xing)前(qian)的(de)第(di)一次凌星(xing)。2010年(nian)(nian)12月15日(ri)(ri)發現(xian)(xian)其第(di)三次凌星(xing)。之后,斯皮策太(tai)空望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)和地面觀測(ce)提供了(le)更多的(de)確(que)認數據。2011年(nian)(nian)12月5日(ri)(ri),公布該顆行星(xing)的(de)發現(xian)(xian)。威廉·伯(bo)魯奇(qi)(William Borucki)是(shi)NASA加州艾姆斯研(yan)究中心的(de)科(ke)學(xue)(xue)家,也是(shi)開(kai)(kai)普勒望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)項(xiang)目的(de)首席科(ke)學(xue)(xue)家,同時是(shi)他領(ling)導了(le)這(zhe)個發現(xian)(xian)。
開普勒22b的半(ban)徑(jing)大約是地球(qiu)的2.4倍(bei)。它(ta)的質(zhi)量(liang)(liang)和表面組成(cheng)仍然未知,僅建立(li)了一些(xie)非常粗(cu)略(lve)的估計:在3σ置(zhi)(zhi)信極限下(xia)(xia),它(ta)質(zhi)量(liang)(liang)小于地球(qiu)質(zhi)量(liang)(liang)的124倍(bei),在1σ置(zhi)(zhi)信區間下(xia)(xia),它(ta)質(zhi)量(liang)(liang)小于地球(qiu)質(zhi)量(liang)(liang)的36倍(bei)。Kipping等人(ren)采用(yong)的模型(xing)。(2013)無法可(ke)靠地檢測到(dao)質(zhi)量(liang)(liang)(最佳擬合值僅比1σ置(zhi)(zhi)信區間稍大)。
被科學家稱為(wei)“水(shui)(shui)世界”的(de)(de)(de)開(kai)普勒(le)22b可能(neng)是一顆“海洋行星(xing)”。盡管開(kai)普勒(le)22b與(yu)GJ 1214 b不同,但(dan)它也位于適居帶,因此它可能(neng)也與(yu)富含水(shui)(shui)的(de)(de)(de)行星(xing)GJ 1214 b相類似(si)。通過對恒(heng)星(xing)系(xi)統的(de)(de)(de)徑向速(su)度測量,已經排(pai)除(chu)了少于1σ不確定(ding)性的(de)(de)(de)類似(si)地球的(de)(de)(de)組成。因此,它可能(neng)具有更(geng)易揮發(fa)的(de)(de)(de),具有液態或氣(qi)態外(wai)殼(ke)的(de)(de)(de)成分;這將使其類似(si)于已知的(de)(de)(de)最小氣(qi)體行星(xing)開(kai)普勒(le)-11f。
開(kai)普(pu)勒22b是(shi)圍繞開(kai)普(pu)勒22公(gong)轉的太陽系(xi)外行星。位于天鵝座,距地球約(yue)587光年(180秒差距)。它是(shi)由(you)開(kai)普(pu)勒太空望(wang)遠鏡于2011年12月(yue)發現(xian)的。
母恒星(xing)開(kai)普勒(le)22是一顆G型恒星(xing),其質(zhi)量比太(tai)陽(yang)小3%,體積(ji)小2%,表(biao)面(mian)溫度為(wei)5,518K(5,245°C),而(er)太(tai)陽(yang)的(de)表(biao)面(mian)溫度為(wei)5,778K(5,505°C)。這顆恒星(xing)大約有40億年的(de)歷(li)(li)史(shi)。相比之下(xia),太(tai)陽(yang)已有46億年的(de)歷(li)(li)史(shi)。開(kai)普勒(le)22的(de)視星(xing)等為(wei)11.5,這意味著(zhu)它(ta)太(tai)暗,以致不能用肉眼看到。
當前可(ke)獲得的(de)行(xing)星(xing)(xing)軌(gui)道參數(shu)僅(jin)有軌(gui)道周期(qi)(大(da)約(yue)290天)和傾角(大(da)約(yue)90°)。從地球(qiu)上看,開(kai)普勒22b可(ke)以在(zai)其母(mu)恒星(xing)(xing)的(de)圓面上定期(qi)通過發(fa)生凌星(xing)(xing)現象。為(wei)了獲得有關行(xing)星(xing)(xing)軌(gui)道細節的(de)更多信息,需(xu)要使(shi)用(yong)其他的(de)行(xing)星(xing)(xing)探測方(fang)(fang)法(fa),如徑向速度法(fa)。開(kai)普勒-22b自從發(fa)現以來就已(yi)在(zai)它本(ben)身上執(zhi)行(xing)過此(ci)類方(fang)(fang)法(fa),但這(zhe)些方(fang)(fang)法(fa)尚未(wei)檢測到行(xing)星(xing)(xing)偏心率的(de)準確值,因此(ci)(截至2012年3月(yue))天文(wen)學家(jia)僅(jin)表態(tai)了該行(xing)星(xing)(xing)質(zhi)量(liang)的(de)上限。
開(kai)普勒(le)系外衛星搜索(suo)項目(HEK,The Hunt for Exomoons with Kepler)研究了(le)(le)開(kai)普勒(le)太空望遠鏡(jing)對該(gai)行星的光度測定,為了(le)(le)找到任何可(ke)能由軌道衛星引起的凌星時間(jian)(jian)和持續時間(jian)(jian)變(bian)化(hua)的證據。不過(guo)結果(guo)是沒有發現這種變(bian)化(hua),因此排除了(le)(le)質(zhi)量大(da)于0.54地(di)球(qiu)質(zhi)量的開(kai)普勒(le)22b衛星的存在(zai)。
開普(pu)(pu)勒22b距離(li)其(qi)母(mu)恒星(xing)開普(pu)(pu)勒22的(de)距離(li)要比(bi)地球(qiu)距離(li)太(tai)陽少(shao)15%。但從開普(pu)(pu)勒22b的(de)母(mu)星(xing)所發射(she)(she)出的(de)光(guang)輻(fu)射(she)(she)比(bi)太(tai)陽少(shao)25%。綜合(he)考慮(lv)較遠的(de)平(ping)均距離(li)和較低的(de)光(guang)輻(fu)射(she)(she),行(xing)星(xing)表(biao)(biao)面(mian)存在適合(he)生命生存的(de)溫度,但前(qian)提是假定(ding)該行(xing)星(xing)表(biao)(biao)面(mian)沒(mei)有極端的(de)溫室效應(ying)加熱。
科學家預測(ce)如果(guo)(guo)該行(xing)(xing)星(xing)(xing)無大(da)氣層,其(qi)表(biao)(biao)面(mian)熱平(ping)衡溫(wen)度大(da)約是-11°C。如果(guo)(guo)有類似(si)地(di)球因為大(da)氣層造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)溫(wen)室效應(ying),該行(xing)(xing)星(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)溫(wen)度大(da)約是22°C。但如果(guo)(guo)開(kai)普(pu)勒22b在高度橢圓的(de)(de)(de)軌道上運(yun)行(xing)(xing),其(qi)表(biao)(biao)面(mian)溫(wen)度變化(hua)將非常大(da)。最近的(de)(de)(de)估計(ji)表(biao)(biao)明(ming),開(kai)普(pu)勒22b處于(yu)(yu)(yu)以當代金星(xing)(xing)和早期火星(xing)(xing)限定的(de)(de)(de)經驗宜(yi)居帶(dai)中的(de)(de)(de)可(ke)能性超(chao)過95%(基(ji)于(yu)(yu)(yu)這(zhe)些行(xing)(xing)星(xing)(xing)何時可(ke)能支持宜(yi)居條件的(de)(de)(de)估計(ji)),但位(wei)于(yu)(yu)(yu)環繞恒(heng)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)傳統適(shi)居帶(dai)的(de)(de)(de)概(gai)率少于(yu)(yu)(yu)5%(根(gen)據一維無云輻(fu)射對流(liu)模型估算)。
要(yao)注(zhu)意的(de)是(shi),開普(pu)勒22b可(ke)能因為(wei)其體積過大而(er)難以(yi)存(cun)(cun)在(zai)生命(ming)。其狀(zhuang)態可(ke)能比(bi)較不(bu)像地球(qiu),反而(er)較接近海(hai)王星(xing),擁有(you)一(yi)個(ge)巖石核(he)心和液體與氣體混合的(de)表面(mian),或者完全是(shi)液態海(hai)洋(yang)的(de)表面(mian)。無(wu)論如何(he),開普(pu)勒項(xiang)目的(de)一(yi)位科學家娜塔莉·巴塔爾哈(Natalie Batalha)推(tui)測“如果行(xing)星(xing)主要(yao)是(shi)海(hai)洋(yang),巖石核(he)心很小,那么在(zai)這樣的(de)海(hai)洋(yang)中生存(cun)(cun)生命(ming)就(jiu)不(bu)會(hui)沒有(you)可(ke)能。”。該(gai)行(xing)星(xing)存(cun)(cun)在(zai)生命(ming)的(de)可(ke)能性促使SETI在(zai)將(jiang)要(yao)執行(xing)的(de)研究(jiu)中把開普(pu)勒22b列為(wei)優先(xian)選(xuan)項(xiang)。
這(zhe)顆(ke)(ke)(ke)行(xing)星并不像國內一(yi)些媒體所傳的(de)(de)(de)那樣,是(shi)“首顆(ke)(ke)(ke)適(shi)合居住的(de)(de)(de)類地行(xing)星”。NASA的(de)(de)(de)官(guan)方網站在(zai)發布這(zhe)一(yi)消息時,使用(yong)的(de)(de)(de)標題是(shi)“NASA's Kepler Mission Confirms Its First Planet in Habitable Zone of Sun-like Star”,正(zheng)確(que)地翻譯成中(zhong)文應(ying)該(gai)是(shi)“NASA開普勒(le)計(ji)劃證實(shi)它的(de)(de)(de)首顆(ke)(ke)(ke)位(wei)于類太陽(yang)恒星宜居帶(dai)中(zhong)的(de)(de)(de)行(xing)星”這(zhe)里的(de)(de)(de)“首顆(ke)(ke)(ke)”,指的(de)(de)(de)只是(shi)開普勒(le)計(ji)劃證實(shi)的(de)(de)(de)首顆(ke)(ke)(ke),而(er)并非天文學家發現的(de)(de)(de)首顆(ke)(ke)(ke)宜居行(xing)星。
開普勒探測(ce)器必須觀(guan)測(ce)到4次(ci)星(xing)光(guang)變暗,才能確定這(zhe)(zhe)一現象確實是(shi)由(you)行(xing)(xing)星(xing)遮擋星(xing)光(guang)所致(zhi)——這(zhe)(zhe)一步驟就(jiu)叫做“證實”。在2011年2月(yue)開普勒公布的(de)行(xing)(xing)星(xing)候選(xuan)者中,可能位于(yu)“宜居帶”中的(de)共有54顆(ke),而此(ci)(ci)次(ci)宣布的(de)“開普勒-22b”就(jiu)是(shi)其中第一顆(ke)得(de)到證實的(de)行(xing)(xing)星(xing)。在最(zui)新公布的(de)行(xing)(xing)星(xing)候選(xuan)者中,可能位于(yu)“宜居帶”中的(de)仍有48顆(ke)。因此(ci)(ci),這(zhe)(zhe)也是(shi)最(zui)適于(yu)人類宜居的(de)星(xing)球(qiu)。