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在迄今为止发现的数千个恒星体系中,没有任何东西,乃至长途,就像咱们的太阳系相同。

仅有一种在外行星上成为头条新闻的新闻一般是关于一个新的“地球般”行星的发现,由于人们对找到相似于咱们自己的行星的远景入神,这是正确的。在银河系的其他当地寻觅生命的主意肯定令人入神。但它常常掩盖了咱们正在学习的有关太阳系外行星的许多其他工作,因而,咱们正在学习太阳系。

在第一次系外行星发现之前好久,咱们一向企图弄清楚咱们自己的体系构成的性质。咱们议论了一个多世纪的研讨,几个世纪,即便咱们要在牛顿和开普勒之前回去。咱们这样做的仅有办法便是看看咱们从前研讨过的一个行星体系,这是咱们自己的。而这一向是一切的根底。

当咱们能够取得满足先进的技能来勘探系外行星,特别是多个行星体系时,咱们开端注意到它们有多乖僻。好像每个多星球体系都迫使咱们简直彻底改变了咱们一向以来对行星构成的观点,由于咱们不断发现咱们乃至无法幻想的新式体系。

有史以来发现的第一个体系由这个真实共同的行星组成,终究被称为热木星。

假如你看起来像整个星球相同火上浇油,那么你离实际并不悠远。这些行星是像木星相同的气体巨行星,但轨迹十分挨近它们的恒星,使它们的温度更高。称他们“热”是轻描淡写。这些行星肯定是炙烤的,到达了数千度的温度(华氏温度和摄氏温度都有,这是在说些什么)。其间最热的一种是Kelt-9b,温度约为7,800°F(4,300°C)。相比之下,太阳外表约为9,900°F(5,500°C),这实际上是相同的球场。

这种严密挨近也会导致一种叫做潮汐确定的东西,这意味着行星在其轴上的旋转速率与其轨迹周期相同,因而只要行星的一个“旁边面”面向太阳。我把“旁边面”放在引号中,由于它在气体巨子方面有点杂乱,由于它们在地上意义上没有巩固的外表。热气体仍将循环到夜晚,穿过环绕整个行星周边的巨大对流单元,而且或许也在其内部深处。许多气体也彻底从地球上吹走了。这有时会构成一个相似于彗星的 尾巴,在它环绕它的恒星运转时落在行星后边。

我应该再次着重咱们在这里议论的热度。当然,“数千度”听起来像是咱们头脑中的一个大数字,但这有点难以幻想。为了给您一个主意,Kelt-9b的气氛由钛和铁蒸气组成。你知道... 金属。但作为一种气体。Kelt-9b的温度高于大多数金属的沸点(是的,当你开端到达5,000-6,000°F或2,700-3,300°C时,它们的确具有沸点)。

当这种金属蒸汽循环到永久性的一侧时,它或许会冷却,或许会冷凝成熔融金属,下降到较低的高度,然后再循环回到地球的永久性一侧。

假如这还不行张狂,那么从一个构成的视点来看,具有一个挨近其母星的天然气巨子的主意是十分张狂的。咱们一向以为咱们在外太阳系中有气体巨子的原因是由于那些间隔处的冰的呈现导致了更高浓度的固体物质。更巩固的资料,构建更大的行星。看起来很简略吧?

嗯,明显不是,由于Hot Jupiters实际上很常见。现实证明,行星的轨迹参数在其家庭体系的前期阶段或许发作巨大改变,然后堕入其在未来几十亿年内发现安稳的任何轨迹。这称为行星搬迁。太阳系的天然气巨子也做了一点。他们仅仅向外做了。毋庸置疑,假如木星向内搬迁,今日的太阳系将会十分不同。热木星或许或多或少地构成于木星地点的同一个当地,但随后慢慢地向内移动,或许是由于其构成的原行星盘的密度和梯度略有不同。

跟着共同的系外行星发现,热木星体系仅仅冰山一角。跟着开普勒使命的发布以及许多地球观测站(如Keck和TRAPPIST)的自习惯光学体系的开展,咱们对系外行星的了解呈指数增加,咱们乃至发现了更乖僻的体系。

最杰出的是,咱们发现了另一类称为超级地球的行星。这个姓名源于这样一个现实,即这些是第一颗被发现的质量满足低的行星,它们或许具有像太阳系的类地行星相同的固体外表。因而,在这种状况下,“超级”仅仅一个拉丁语前缀,意思是“大于”,这并不能阐明它们是怎么像地球相同。恰恰相反,正如咱们后来发现的那样,在许多状况下它们或许与地球彻底不同,但咱们稍后会谈到它。

尽管咱们在自己的体系中没有这样的行星,但咱们发现这些类型的行星极为常见,或许是咱们发现的最常见的行星类型。但是,这或许是调查误差的成果,这使咱们的研讨成果倾向更大的行星,由于较小的行星更难以发现。

不仅如此,咱们发现整个体系彻底由地球巨细和超地球行星组成。它们特别常见于称为红矮星的低质量恒星,也称为M矮星,一般在十分严密的体系中。这种最出名的体系是您之前或许听说过的体系。它叫做TRAPPIST-1。

该体系由七个行星组成,一切行星的巨细均在0.7-1.2个半径规模内,一切行星都在地球 - 太阳间隔的约1%规模内绕其母恒星运转。它们的母星十分小,仅比木星略大,但质量要高得多,是一颗恒星。

像这样的体系或许是由原行星盘内的高密度带构成的,由于空气动力阻力和动力学不安稳性导致尘埃向内搬迁,导致该区域内资料的重力失控抓获(称为抓获区)。(趁便说一句,这与体系称号“TRAPPIST”没有联系,这仅仅发现它的天文台的称号,这是一个引证特拉普啤酒的布景。)

一旦行星构成,它们悉数向内搬迁,终究以近共振装备完毕,其轨迹周期与简略的整数分数相关,如3 / 2,4 / 3,5 / 3和8/5。他们都与他们的爸爸妈妈明星保持着联络,这也意味着一方是永久的一天,一方是永久的夜晚。

开普勒现已发现许多其他体系在性质上与TRAPPIST十分相似,包含一些彻底由大半径超地球构成的体系。这些较大半径的行星在咱们的了解中占有了一个乖僻的灰色区域,由于它们正好坐落它们或许是陆地或气体行星的鸿沟。在咱们自己的体系中没有模仿,很难判别这些行星是什么样的,直到咱们对它们进行经历丈量,或许是从它们各自的母恒星的径向速度丈量。

但是,从咱们迄今为止所看到的状况来看,这些行星实际上或许介于两者之间。现实上,这些或许是海洋行星,这在太阳系中并不存在,尽管地球或许挨近于合格。一个比如是开普勒-22b,它坐落地球半径和海王星之间的中心方位。

尽管有许多的液态水,但这样的环境或许不像看上去那样好客,而且缺少大陆和相关的地质进程(例如将光化学富集的资料腐蚀到海洋中)或许意味着没有成分有机分子和生命的根本组成部分,至少咱们知道。但是,这种类型的行星能够包含星系中一切行星的三分之一。

一切这些发现都朝着一个十分惊人的趋势开展。咱们一向在寻觅一切这些类型的行星,咱们以为它们是如此乖僻和乖僻,仅仅发现它们很常见。典型的乃至。

现实上,咱们所知道的一切行星体系中最乖僻的体系,如走运的话,实际上是太阳系。

在一切这些乖僻而诱人的系外行星体系中,许多人没有意识到的是咱们的家庭体系是多么共同和乖僻。

咱们现已知道,有地球上的生命,使咱们至极少一个局外人的一点,但咱们真的不知道仅仅多少咱们一个局外人的是,在咱们家体系的简直一切特征。

这是真的,真的,真的很乖僻有一个体系有这么多不同类型的在同一体系中的行星,悉数散布在差异如此之大轨迹的间隔,如此之大的改变的特色,深受未成形的原行星资料的小行星带介导的,最重要的是,咱们具有地球,一个在质量和温度上都十分完美的行星,它能够保持一个有满足压力的液体水的气氛,但不能掩盖整个地球的海洋,导致极端杂乱经过海洋和大陆相互效果的地质进程,以及板块结构,火山活动内部和支撑强壮磁场的对流外核。

当然,现实上日子存在于此,或许是一切这一切的成果。

另一方面,关于咱们发现的一切系外行星体系,尽管它们多样化,最近的一项研讨标明它们都有一个共同点:大多数行星体系都有大致相同巨细的行星,大致相同相同的质量,而且适当均匀地或依据轨迹共振间离隔。

实际上,一切这一切中的另一个乖僻的部分是,尽管太阳系是行星体系如此巨大的异常值,但朱庇特神的体系(木星及其卫星)自身实际上与大多数系外行星体系有更多共同之处。

只需将它与特拉普派-1进行比较(行星尺度为份额,间隔为不同份额,可见度)。

木星的四个最大的卫星特拉普派,欧洲,伽倪墨得斯和木卫四都具有相似的尺度,在共振间隔的轨迹上,就像特拉普派和其他严密的地球行星体系相同。真的,首要差异在于木星自身不是一颗恒星,乃至是当时界说的褐矮星。

这实际上或许是咱们太阳系一切乖僻方面的本源。

乃至在咱们开端发现系外行星体系之前,咱们总是知道木星对体系构成的影响是十分重要的。这是由于它关于一颗行星来说肯定是巨大的质量。实际上,木星折射太阳,大约占太阳系总质量的68.2%。考虑一下。环绕太阳旋转的一切东西的质量的68.2%会集在一个共同的当地。木星。

咱们有木星小行星带,由于它的质量导致物体轨迹的动态不安稳性,这些物体在其内部穿过轨迹共振。木星在前期的太阳系中向外搬迁,这反过来迫使其他气体巨子向外搬迁,导致一个被称为晚重轰炸的灾难性年代。当巨行星向外移动时,它们穿过未成形的,严寒的,原行星的物质区域,在每个方向上重力地将它们弹射,这便是为什么太阳系中一切地球国际的外表都是如此沉重的陨石坑,不包含受到影响的外表像地球这样的腐蚀进程。

对咱们来说最重要的是,木星是导致火星巨细的原恒星在数十亿年前的前期重轰炸中碰击原始地球的原因,太阳系的大部分仍在构成,爆发了适当大的原型- 地壳进入外太空

适当数量的这种物质进入原地球轨迹,构成一个时刻短的环,终究合并到月球,咱们现在有必要感谢咱们的海洋潮汐,大多数生物学家以为这是一个重要的要素。地球上的生命来源。

在这方面,在许多方面,咱们将咱们的整个存在大部分归功于木星和咱们太阳系开展的共同方法。

木星很或许构成于太阳系冰系外的诱捕区,温度降至冰点以下,使水,甲烷,氨和其他碳氢化合物等“挥发物”固化成冰。仅此一点并不太常见。咱们现已说到,在许多构成行星体系的状况下,诱捕区很常见,乃至或许是该进程的要害部分。由于冰线供给了磁盘内资料密度的忽然跳动,这是失控引力圈套的完美条件,因而木星的方位是合理的。

但是,或许使太阳能体系异乎寻常的是它或许在磁盘内有多个高密度区域。除了咱们在冰线上的高密度跳动之外,在原行星盘的内缘上也或许存在高密度跳动,相似于TRAPPIST-1的构成。意思是,咱们的太阳系具有两个行星体系的特色。陆地行星(内部太阳系)和气体巨行星(外部太阳系)。

当然,木星动态地损坏了内太阳系中发作的许多工作,而且或许有其他行星或许被抛出或撞入太阳,或彻底退出太阳系。Ceres或许是另一个首要的星球,假如不是木星重力损坏那个永远是小行星带的区域,而Ceres永远是一颗矮行星。

依据Juno在其使命剩下时刻内回来的数据类型,咱们或许需求重新考虑Jupiter实际上是什么类型的目标。明显它与恒星有很大的不同,但它与其他气体巨子的不同之处还在于它的质量,它在太阳系中的效果,以及它或许缺少共同的实心中心。或许木星应该被以为是一颗棕矮星,或许或许被以为是坐落行星和褐矮星之间的一类新物体。或许,“超级星球”或相似的东西。

因而,咱们对相似地球的行星的查找不该仅限于检查具有与地球相似半径和温度的行星的体系,而且还要寻觅具有相似木星的行星的体系。它的母星。

或许或许咱们的太阳系并不是那么不寻常,而且咱们还没有看到相似的东西,这是一个调查误差的问题,由于与轨迹周期相同长的行星与木星和其他气体巨行星相同多更难以发现,由于制作单个轨迹需求这么多年,而且一般对行星进行承认检测需求不止一次经过它的恒星。

时刻会通知咱们!

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一些弥补阐明:许多读者现已提出了一些关于调查误差的十分好的问题,以及它怎么习惯咱们迄今为止看到的数据,我想进一步跟进这一点。这是一个直方图,展现了调查误差对短周期轨迹的激烈程度。

这表明轨迹规模大约是木星的轨迹间隔,但仅适用于多行星体系中的行星。太阳系的类地行星的半长轴标记为参阅。你会发现它严峻倾向于其母星的0.5 AU规模内的行星。尽管近缘体系的优势与M矮星的相对丰度部分相关,而较大质量的恒星,咱们在这里看到的大多数是调查误差。

这意味着,关于当时有限的数据,咱们首要重视这些体系的内部部分,或许仅仅特别严密的织造体系。但是,咱们看到的趋势十分杰出,一个行星的半径与体系相邻行星的半径之间存在很强的相关性(简直彻底在1.2的份额规模内,而金星 - 水星的比率为比较近2.5的状况,以及从一个行星到下一个行星的轨迹周期之间的相似联系。内太阳系是这一趋势中的重要异常值,特别是假如咱们挑选将木星归入混合物中。

但是,咱们不能得出的结论是,这种趋势是否会延伸到更长的轨迹周期,或许它是否仅仅短轨迹周期行星的特征。外部体系中气体巨子构成的动态或许会导致原行星盘中更多的混合,这或许会损坏内部体系的这种趋势,这或许是太阳系的状况。

假如没有关于更长周期行星的更多数据,很难说这是否是咱们在这里看到的以及是什么使得太阳系不同以及是否存在彻底不同类别的行星体系那里与咱们自己有相似之处,但现在被调查成见所掩盖。

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