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得益于欧洲南方天文台(e)的高精度径向速度行星搜索器(harps)。
这台安装在智利拉西拉天文台的36米望远镜光谱仪,能够以每秒1米的精度测量恒星光谱的多普勒位移——当行星绕恒星运行时,恒星会因引力反冲产生微小的摆动,这种摆动会导致其光谱线周期性地蓝移(恒星靠近地球)和红移(恒星远离地球)。
通过分析这些位移的周期与幅度,科学家可以推算出行星的质量下限与轨道周期。
对罗斯128的持续观测始于2000年代初,但直到2017年,研究团队才从累积的数据中发现了一个清晰的周期性信号:恒星每99天出现一次约12米秒的速度波动。
结合恒星质量和行星轨道半长轴的计算,他们推断出一颗质量至少为地球135倍的岩质行星——这就是罗斯128b的首次亮相。
这一发现随后被《天文学与天体物理学》杂志发表,迅速引发学界关注。
值得一提的是,harps的成功不仅在于精度,更在于其对“低质量行星”
的敏感——传统方法更容易发现木星级别的气态巨行星,而像罗斯128b这样的类地行星,需要更长时间的观测和更精密的仪器才能被捕捉。
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罗斯128b的轨道参数同样耐人寻味。
它与母星的平均距离约为0049天文单位(约730万公里),仅为地球与太阳距离的49。
尽管距离极近,但由于罗斯128的光度仅为太阳的0036倍(太阳光度为3828x102?瓦),罗斯128b恰好位于恒星的宜居带内。
根据能量平衡模型计算,若该行星拥有类似地球的反照率(约03),其表面平衡温度约为21c——这与地球的平均温度(15c)相当接近。
当然,这只是理论值,实际温度还取决于大气层的温室效应:若存在浓密的大气,温度可能更高;若大气稀薄,则可能更低。
但无论如何,这个温度区间为液态水的存在提供了可能。
岩质行星的本质:质量与半径的双重约束要判断罗斯128b是否为“类地行星”
,除了轨道位置,其组成成分同样关键。
目前,科学家主要通过质量与半径的比值来推断行星的结构。
罗斯128b的质量下限为135倍地球质量,而半径尚未被直接测量(因距离较近,凌日概率低,无法通过掩星法测半径)。
但结合其质量与红矮星系统中岩质行星的常见特征,研究团队推测其半径可能在11-14倍地球半径之间。
若半径接近12倍地球半径,其密度将与地球(55克立方厘米)相当,表明主要由铁核、硅酸盐地幔和岩石地壳组成;若半径更大,则可能含有更多挥发性物质(如水或氢氦大气)。
另一种方法是利用恒星的光谱分析行星形成时的原行星盘成分。
罗斯128的金属丰度(即除氢氦外元素的含量)约为太阳的01dex(太阳金属丰度为log[feh]=0,罗斯128约为-01),略低于太阳。
一般来说,更高的金属丰度有利于岩质行星的形成,但罗斯128的金属丰度仍足够支持类地行星的存在。
事实上,太阳系中的地球形成于金属丰度与太阳相近的环境中,而罗斯128b的母星金属丰度仅稍低,这暗示其可能拥有类似地球的岩质结构。
值得注意的是,罗斯128b的轨道偏心率极低(<01),几乎接近圆形。
这种稳定的轨道意味着它接收到的恒星辐射变化很小,不会出现类似水星的极端温度波动。
相比之下,许多系外行星的轨道偏心率高达05甚至更高,导致季节变化剧烈,不利于生命的稳定演化。
罗斯128b的“圆轨道”
特性,进一步提升了其宜居性评分。
母星活动的“温柔”
:罗斯128的低耀斑优势在系外行星宜居性评估中,母星的活动水平往往被低估。
红矮星的耀斑活动会释放大量高能x射线和极紫外(euv)辐射,这些辐射会与行星大气发生相互作用,导致大气分子电离并被恒星风剥离。
以比邻星为例,这颗距离地球最近的型红矮星(42光年)每年会发生数百次强耀斑,其b行星(比邻星b)的大气可能在数十亿年内被完全剥离。
但罗斯128的表现截然不同:根据哈勃空间望远镜和x-牛顿卫星的观测,罗斯128的x射线通量仅为比邻星的110,极紫外辐射强度也低一个数量级。
这种“安静”
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