第六十三章 舉世皆驚
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學霸從數學建模開始!
天倉五,又稱為鯨魚座t星,是在鯨魚座內一顆在質量和恒星分類上都和太陽相似的恒星,與太陽係的距離正好少於12光年,相對來說是一顆接近的恒星。天倉五是顆金屬含量稀少的恒星,人們推測它擁有類地行星的可能性較低。根據觀測結果,它周圍的塵埃10倍於太陽係周圍的。這顆恒星看似穩定,隻有少量的恒星變異。
通過天體位置和徑向速度的測量並未發現天倉五有伴星,但是這隻排除大如次恒星,如同褐矮星的伴星。2012年12月偵測到了天倉五周圍可能有5顆行星存在的證據,其中一顆行星可能位於天倉五的適居帶。因為有岩屑盤,任何環繞著天倉五的行星都將比地球麵對更多的撞擊事件。盡管這些事情導致行星不適宜居住,但普遍來說它擁有類似太陽的特性仍然在群星中引起大眾對它的興趣。它是搜尋地外文明計劃搜尋的目標名單上的常客,因為它的穩定性和與太陽類似,而且它出現在一些科幻小說的作品中。
天倉五不像其他著名的恒星,有廣為人知的固有名稱,它隻是肉眼可以直接看見視星等為3等的暗星。從天倉五看太陽,也隻是在鯨魚座內的一顆3等星。
中文名天倉五鯨魚座t星外文名tauceti分類恒星質量0783±0012表麵溫度5,344±50k視星等350±001絕對星等569±001自轉周期34天赤經1時44分赤緯15°56′1492″距地距離大約11905±0007光年3650±0002秒差距左右年齡大約58億年左右徑向速度164㎞s光譜分類g85v變星類型none半徑0793±0005rub色指數﹢021bv色指數﹢072視差27396±017角秒
天倉五的自轉周期是依據傳統的h和k吸收線,標誌著被電離的鈣或是鈣ii線的變化測定的,這組譜線的變化與表麵的磁性活動緊密的結合在一起,所以對行星來說要完成恒星全自轉的量度需要對幾個活動域測量其周期變化的時間。由這種方法估計的天倉五自轉周期約為34天。由於多普勒效應,恒星自轉的速率會導致吸收譜線的變寬,所以分析譜線的寬度可以估計出恒星自轉的速度。這顯示出天倉五的自轉速度為
此處veq是在赤道上的速度,i是自轉軸相對於觀測者的傾角。對一顆典型的g8型恒星,自轉速度大約是25公裏秒。測量到的自轉速度非常低,顯示天倉五的自轉軸幾乎是朝向位於地球上的觀測者。
光度和變化
天倉五的光度大約隻有太陽光度的55,一顆類地行星需要在07天文單位的軌道上繞行,才能得到如同地球所獲得的太陽照度,這要比金星還要更接近太陽一些。
天倉五的色球層-恒星正位於輻射光線的光球層上的大氣層-目前呈現很少或沒有磁場的活動,顯示這是顆穩定的恒星。一項為期9年的溫度研究,米粒組織和色球層沒有明顯的係統性變化,環繞著鈣ii的h和k線紅外譜帶顯示可能有,但相對於太陽是微弱的11年循環。對此另一種說法是天倉五正處於類似蒙德極小期的低活動階段-曆史上的一個短周期,與歐洲的小冰期結合,當時太陽表麵的黑子變得非常罕見。天倉五的譜線輪廓非常狹窄,顯示被觀察到的自轉和擾動都非常低。
在2004年,一組英國由珍·格裏維斯領導的天文學家測量圍繞在周圍低溫的塵埃和小天體之間發生的碰撞,發現天倉五有總數十倍於太陽係彗星和小行星的材料。這是透過量度小天體間碰撞產生、環繞天倉五的冰冷塵埃基盤而決定。這樣的結果可能在複雜的生命係統上投入了抑製器,因為所有行星遭受大撞擊事件的頻率十倍於地球。格裏維斯在她研究時注意到“任何一顆行星都可能持續經曆消滅恐龍的小行星撞擊事件”,像木星這種尺度的氣體行星足以使彗星和小行星偏向。
岩屑盤的發現是透過測量係統在遠紅外線光譜部分的輻射總量偵測出來的。它以行星為中心形成對稱的形狀,並且外徑平均55天文單位。在靠近天倉五附近,缺乏紅外線而比較溫暖的盤麵部份在半徑10天文單位處;相較之下,太陽係的柯伊伯帶出現在3050天文單位處。要長時間的維護,環中的塵土必須有更大的天體經由經常的碰撞來補充。出現在距離天倉五35–天文單位的巨大盤麵已經位在適居帶的外麵,在這個距離上,塵埃帶也許類似於在太陽係的海王星軌道外的柯伊伯帶。
天倉五顯示恒星即使到了老年也不需要丟掉巨大的塵埃盤,而且像太陽這樣的恒星有盤麵是很平常的。天倉五的環帶密度隻有鄰近的天苑四的廿分之一。相對在太陽係附近的缺乏岩屑也許是異常的情況一位研究小組的成員認為,太陽在曆史的早期可能緊鄰的經過另一顆恒星,導致大量的彗星和小行星被剝離而失去。恒星與大岩屑盤修改了天文學家對行星形成的考慮,塵埃是由連續的碰撞造成的,並且很自然的形成行星。
由於天倉五與太陽相似,而它亦可能擁有行星和孕育生命,於是便成了吸引人們研究這顆恒星的主要原因。霍爾和洛克伍德的報告中指出“所謂的‘類似太陽的星球’、‘太陽相似體’和‘太陽雙生子’是逐漸限製的敘述。”天倉五適合做為第二顆太陽,因為它的質量近似而且穩定,隻是相對缺乏金屬,這種相似性引領了通俗文化參考數十年,並列入科學測驗。
天倉五是少數幾顆以徑向速度搜尋行星的目標,但失敗而未能發現可歸諸於行星的任何周期性變化。目前能達到的精確度是時間間隔在五年,速度在11米秒的變化。這樣的結果排除了熱木行星存在的可能,並排除了周期短於15年,質量下限等於或大於木星的行星存在的可能性。換言之,以哈勃空間望遠鏡的廣域和行星照相機在1999年對鄰近恒星完成的觀察,包括對天倉五的暗弱伴星的搜尋,以該望遠鏡分辨能力的極限依然是什麽都沒發現。
這樣的搜尋隻排除了較大的褐矮星和比大行星略小的行星,像地球這樣軌道的行星並未被排除。存在於內側軌道上的“熱木星”會對適居帶造成破壞,將其排除對類地行星的存在有正麵的意義。一般性的研究顯示係外行星的出現和高金屬量的母恒星之間有正相關性,使像天倉五這種低金屬量恒星擁有行星的機率減少了。一個厚實的岩屑盤存在的證據,即使認為會增高被轟擊的機率,依然使一顆或多顆岩石行星環繞恒星的可能性增高了。如果行星被發現,隨後的研究是使用解析力夠高的望遠鏡尋找水、大氣和溫度適合的適居性。就像氧氣是地球上有生命的正麵顯示,原始生命也不太可能在大氣顯示是無機狀態下存在的。
搜尋地外文明
迄今最樂觀的搜尋項目是由天文學家法蘭克·德雷克執行的奧茲瑪計劃,是後來產生搜尋地外文明計劃的“尋找外星高智生命”計劃,該計劃向經過篩選的恒星目標發送出人為的無線電訊號,他選擇了天倉五和天苑四做為最初的目標,兩者都是鄰近太陽係,且物理性質相似的恒星。在持續200小時的觀測,均未發現人為的訊號。隨後對這個恒星係的無線電搜尋結果也是負麵的。
這些負麵的結果並未挫敗對天倉五係統生物搜尋的興趣。在2002年,天文學家瑪格麗特·杜布爾和吉爾·塔特在鳳凰計劃項目的讚助下,發展出另一個seti的努力成果適居恒星表。表中列出了17,000個理論上適合居住的恒星係統,大約有10是原先的樣本。第二年,杜布爾從在鄰近太陽100光年內的5,000顆恒星中精選出30顆最有希望的,天倉五就包含在其中,作為亞倫望遠鏡陣列以無線電搜尋的基礎依據。她也選擇天倉五最為類地行星發現者望遠鏡係統最精簡搜尋名單中五個的名冊之一,並評論說“如果上帝將我們投入至另一個星球,那會是我想居住的地方。”
bj時間2012年12月21日消息,據國外媒體報道,天文學家們近日觀察到在鯨魚座t星周圍似乎存在多達5顆係外行星。這顆恒星非常特別,它是距離太陽係距離最近的單顆恒星,並且其溫度和光度條件都和太陽相接近。如果這些行星確實存在,那麽其中有一顆行星的位置幾乎恰好位於合適的距離上,從而使其地表得以保持適宜的溫度,允許液態海洋的存在,甚至有可能存在生命。不過先不要急著興奮,科學家們表示這項發現目前還需要進一步的證實。
鯨魚座t星距離地球僅有12光年,比距離太陽係最近的恒星半人馬座α僅遠了3倍。這顆恒星和太陽之間在諸多方麵都極其相似,以至於在上世紀60年代美國著名天文學家弗蘭克·德雷克開展首次對地外文明可能存在的無線電信號監聽行動時便挑選了鯨魚座t星作為其首顆監聽目標。和宇宙中大部分恒星所呈現的那種暗淡,相對低溫和小質量的情形相比,鯨魚座t星和太陽一樣,是一顆明亮的g型主序星。除此之外,和半人馬座α不同,後者擁有一顆g光譜型合星甚至還擁有行星。相比之下,鯨魚座t星是一個單顆的恒星,其周遭沒有伴星,因此也沒有其它恒星的引力攝動作用會導致其周遭可能存在的行星被彈射出去。
英國赫特福德大學天文學家米克·托米和他的同事們分析了鯨魚座t星6000多條觀測數據,這些數據來自智利,澳大利亞和夏威夷境內的望遠鏡。根據研究組即將遞交給《天文學和天體物理學》雜誌的論文,科學家們認為鯨魚座t星所顯示出的空間晃動可能是由於其周圍存在5顆行星,這些行星的引力擾動導致了這顆恒星的運動發生輕微變化。根據估算,這些行星的質量大多介於地球質量的2~7倍之間。
如果這種推測正確,那麽這5顆行星的位置應該都十分靠近恒星,其距離都小於火星到太陽的距離;然而,由於鯨魚座t星的光度僅有太陽的大約45,因此在相同的距離上,圍繞鯨魚座t星運行的行星要比圍繞太陽的行星接受到的光熱就要少得多。圍繞鯨魚座t星運行的最內側三顆行星的公轉周期分別僅有14天,35天以及94天。這三顆行星中位置最外側的一顆,它的軌道距離也幾乎和水星到太陽那麽近。
自內向外的第四顆行星編號是e,正是這顆行星引起了天文學家們的廣泛關注,它被認為運行於宜居帶範圍內,其溫度環境可能使其具備支持生命生存的條件,盡管這顆行星的重力值是地球的4倍。如果你在那裏生活,你會看到頭頂上是一顆黃色的太陽,而一年的長度卻隻有168天。這是因為e星到鯨魚座t星的距離比金星到太陽的距離還要小一些。而最外側,也就是第五課行星編號為f,其公轉周期約為640天,其運行軌道距離比火星到太陽的距離稍稍近一些。
然而托米小組的科學家們同時也警告稱,來自恒星自身的震動也有可能造成這種探測到的信號,而並不一定是由於行星的引力作用造成。