聊聊咱们银河系家门口的十二大行星
前几天晚上带孩子看星星,他忽然问我:“爸,太阳系有八大行星,那银河系一共有多少颗?”这个问题还真把我问住了,不是因为他记错了数字——他说的对,冥王星被降级后太阳系确实是八大行星——而是他突然跳到了银河系的尺度,我想了想,决定换个角度跟他聊:不是银河系有多少行星,而是天文学家已经发现了一些绕着别的恒星转的、特别有意思的行星,刚好凑出十二颗典型的,就当是“银河系十二大行星”来聊吧。
银河系十二大行星”这种说法本身是民间叫法,天文学家更习惯说系外行星,不过普通人对“十二”这个数字有天然的亲切感,就像十二星座、十二生肖一样,好记,所以今天咱们就用这个框架,把这十二颗代表性行星串一遍,顺便把系外行星的分类逻辑搞清楚。
先交代一个背景,不然后面容易晕,系外行星的命名规则是:恒星名字后面加一个小写字母,b代表第一颗被发现的行星,c代表第二颗,以此类推,飞马座51 b”就是飞马座51这颗恒星周围发现的第一颗行星,a通常留给恒星本身,所以行星从b开始排。
第一类:热木星——离恒星近到离谱的气态巨兽
这是人类最早发现的一批系外行星类型,因为体积大、引力效应明显,最容易用视向速度法探测到。
飞马座51 b(51 Pegasi b)
1995年发现,人类历史上第一颗围绕类太阳恒星运转的系外行星,发现者米歇尔·迈耶和迪迪埃·奎洛兹因此拿了2019年诺贝尔物理学奖,这颗行星质量大约是木星的一半,但它离母恒星只有0.05个天文单位,绕一圈只要4.2天,你想想,在上面待一年,地球上已经过了四季轮转好几十轮,表面温度超过1000摄氏度,铁都能熔化,它的存在当年直接颠覆了行星形成理论,因为按照传统模型,气态巨行星不可能在离恒星那么近的地方形成。
巨蟹座55 e(55 Cancri e)
这颗更极端,距离地球约40光年,直径大约是地球的两倍,质量是地球的八倍,属于“超级地球”范畴,但它离母恒星极近,绕一圈只要18个小时。表面温度超过2000摄氏度,天文学家一度怀疑它的内部可能是一整块巨大的钻石——碳在极端高温高压下结晶而成,虽然后来这个“钻石行星”的说法被修正了(更可能是碳化物岩浆),但普通人记住它就是因为这个画面感。
开普勒-10b(Kepler-10b)
开普勒太空望远镜的早期发现之一,这是一颗岩质行星,大小约地球的1.4倍,但表面全是熔岩海洋,温度超过1300摄氏度,它是第一颗被确认的岩质系外行星,证明类地行星在宇宙中并不罕见。
第二类:超级地球——比地球大但未必友好
超级地球指质量在地球1到10倍之间的岩质行星,未必适合生命,但数量极多。
比邻星b(Proxima Centauri b)
距离我们最近的系外行星,就在4.2光年外的比邻星周围,质量大约是地球的1.3倍,位于母恒星的宜居带内,但有个问题:比邻星是一颗红矮星,耀斑爆发极其剧烈,时不时用高能辐射轰击这颗行星,大气层能不能扛住,目前说不准,它是未来人类星际探测的首要目标,突破摄星计划瞄准的就是它。
格利泽581g(Gliese 581g)
这颗行星充满争议,2010年宣布发现,当时被称为“第一颗位于宜居带的系外行星”,但后续观测中有些团队找不到它的信号,存在与否至今有争论,如果它真的存在,质量约地球的3到4倍,表面可能有液态水,它的故事提醒我们:系外行星的发现需要反复验证,科学报道里“可能宜居”这四个字分量很重。
TRAPPIST-1e
TRAPPIST-1系统里有七颗类地行星,其中e位于宜居带中间,体积和地球几乎一样,这个系统距离我们约39光年,七颗行星挤在比水星轨道还小的空间里,彼此之间的引力互动复杂到令人着迷,韦布空间望远镜现在正对准它检测大气成分。
第三类:奇奇怪怪的行星——颠覆想象的家伙们
开普勒-16b(Kepler-16b)
这是第一颗确认的环双星行星,也就是《星球大战》里塔图因那种绕着两颗恒星转的行星,上面看日落的话,天边挂着两个太阳,一颗橙红一颗暗红,慢慢错开位置沉入地平线,它是气态行星,体积接近土星,表面不适合人类生存,但浪漫是真浪漫。
WASP-12b
这颗行星正在被母恒星一点点撕碎吃掉,它离恒星太近,潮汐力把它拉成了鸡蛋形,大气层不断向外泄露,在恒星周围形成一圈气体环,天文学家估计它大概还剩一千万年的寿命,在宇宙尺度上就是弹指一挥间。
GJ 504b
2013年发现,轨道半径达到43个天文单位(比海王星还远),颜色偏粉红,被称为“樱花行星”,它的存在挑战了核心吸积模型,因为在那样的距离上,气体聚集的速度应该来不及在气体盘消散前形成行星。它说明行星形成的路径比我们想的要丰富得多。
第四类:宜居候选——最让人心跳加速的名单
开普勒-452b
2015年NASA宣布发现,被称为“地球2.0”,母恒星跟太阳很像,属于G型星,它位于宜居带,半径约地球的1.6倍。如果它是岩质的,表面可能适宜液态水存在,可惜距离1400光年,短期内人类没办法近距离研究。
罗斯128b(Ross 128b)
距离我们约11光年,围绕一颗安静的红矮星运转,位于宜居带内缘,母恒星比格利泽667Cc所在的红矮星要温和得多,耀斑活动少,所以这颗行星被认为有更大的概率保留大气层。
K2-18b
2019年天文学家在它的大气里检测到了水蒸气,这是人类第一次在宜居带系外行星上确认水的存在,2023年韦布望远镜进一步发现大气中可能存在二甲基硫(DMS),这种分子在地球上主要由海洋浮游生物产生,当然这只是初步信号,远未到确认生物存在的程度,但足以让人浮想联翩。
我把这十二颗整理了一下,方便你看个大概:
| 行星名称 | 类型/特点 | 发现年份 |
| 飞马座51 b | 第一颗系外行星(类太阳恒星) | 1995 |
| 巨蟹座55 e | 疑似“钻石行星” | 2004 |
| 开普勒-10b | 第一颗确认的岩质系外行星 | 2011 |
| 比邻星b | 距离最近的系外行星 | 2016 |
| 格利泽581g | 宜居带,存在性有争议 | 2010 |
| TRAPPIST-1e | 七行星系统中的宜居候选 | 2017 |
| 开普勒-16b | 环双星行星(塔图因) | 2011 |
| WASP-12b | 被恒星撕碎的行星 | 2008 |
| GJ 504b | 粉色“樱花行星” | 2013 |
| 开普勒-452b | “地球2.0” | 2015 |
| 罗斯128b | 温和红矮星的宜居行星 | 2017 |
| K2-18b | 大气含水,疑似生物标志物 | 2019/2023 |
天文学家实际确认的系外行星已经超过5500颗,这只是随便捡出来的十几颗,这些数据主要来自开普勒任务、TESS任务和韦布空间望远镜的观测,相关论文发表在《自然》《天文学与天体物理学》等期刊上,有兴趣可以翻翻。
孩子听完之后沉默了一会儿,然后问我最想去哪一颗,我说比邻星b吧,毕竟最近,赶到那儿我的冻干食品可能还没过期,他说他想去开普勒-16b,因为想看两个日落,我跟他说,那你得先学会在零下一百多度的气态巨行星大气层里穿宇航服飘着——或者等你长大发明个更厉害的办法。
