200光年外发现地球质量行星：地表超100℃

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据物理学家组织网站报道，一个国际天文学家小组近日首次发现一颗地球质量的系外行星发生凌星现象。这颗系外行星围绕一颗编号为KOI-314的恒星公转，而这颗系外行星的编号则为KOI-314c。这颗行星也是迄今已经被测定质量和直径数据的系外行星中最小的一颗。

　　大卫·基平(David Kipping)是美国哈佛史密松天体物理中心(CfA)的天文学家，也是这项发现的论文第一作者。他说：“这颗行星的质量可能与地球相当，但很明显它和地球很不一样。它证明了一点，那就是像地球这样的岩石行星以及那些水世界或气体巨行星之间并不存在清晰的界限。”基平在近日召开的第223届美国天文学会会议上公布了自己的这项发现。

　　这一研究组使用美国宇航局开普勒空间望远镜的数据对这颗行星的各项数据进行观测。系外行星KOI-314c围绕一颗暗弱的红矮星运行，距离地球约200光年。其围绕恒星的公转周期约为23天。研究组估算认为其地表温度约为220华氏度(约合104摄氏度)，这样的温度对于我们所知的生命而言当然是太高了。

　　KOI-314c的密度仅比水高出大约30%。这就意味着这颗行星可能被一层厚达数百英里的由氢气和氦气组成的大气层所笼罩。这颗行星最初可能更加类似微缩版的海王星，但随着时间推移它逐渐损失了一部分气体，这是长期暴露在恒星强烈辐射环境下的结果。

　　但要想测出这样一颗小型系外行星的质量则是一项艰巨的挑战。一般来说天文学家们会利用这些系外行星对它们绕转的恒星产生的引力效应并导致后者出现的轻微晃动来判断行星的质量大小。但这种径向速度方法对于一颗质量与地球相接近的小质量行星而言将显得异常艰难。此前测出质量值的系外行星的记录保持者是比地球质量高出大约70%(Kepler-78b)。

　　为了测出行星KOI-314c的质量，研究组另辟蹊径，他们运用了一种名为“凌星时间变化”(TTV)的方法。但这种方法的运用有一个限制，那就是必须要有不止一颗行星存在于这颗恒星周围。这样几颗行星之间就会发生相互摄动，从而造成各自发生凌星的时间出现轻微不同。

　　论文第二作者大卫·奈斯沃尼(David Nesvorny)来自美国宇航局西南研究所(SwRI)，他说：“我们改变了策略，不再拘泥于恒星的晃动效应，而是将目光关注于行星体的晃动。”他解释说：“开普勒望远镜观察到有两颗行星多次从这颗恒星面前经过。通过以极高的精度测量这种凌星现象发生的时间，我们可以发现这两颗行星正在相互之间微弱的引力作用下跳着精致的优雅舞蹈。”

　　这里出现的第二颗行星便是KOI-314b，其大小和KOI-314c相当，但其密度要大得多，因此其质量大约是地球的4倍。其围绕恒星的公转周期约为13天，这就意味着其与更外侧的KOI-314c之间处于一种5:3共振轨道之中。


　　“凌星时间变化法”是一种很晚才被提出的方法，并被用于系外行星的搜索和研究，最初是在2010年得到首次成功案例。而此次测量的结果显示了这种新方法的巨大潜力，尤其是在针对小质量系外行星的研究方面。在这些方面，很多传统方法都显得底气不足甚至束手无策。基平表示：“我们正将这项技术引向成熟。”

　　这颗系外行星的发现实际上是一场意外，当时研究组正在梳理开普勒望远镜获取的数据，但他们的目的并非搜寻系外行星，而是想搜寻系外卫星，即所谓“开普勒系外卫星搜寻计划”(HEK)。基平教授是该计划的负责人。该计划旨在检查开普勒望远镜所有已发现的系外行星并从中搜寻存在“凌星时间变化”的信号，因为这种变化也有可能是由于系外行星拥有卫星造成的。他表示：“我们注意到这颗行星存在凌星时间变化现象，并且在经过分析之后发现这一信号并非来自一颗卫星，而是另外一颗行星。一开始我们感到失望，因为这并非一颗卫星，但很快我们便意识到这其实是一项突破性的进展。”