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一颗恒星的宜居带可以容纳多少颗行星?

探索 9个月前 如果
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一颗恒星的宜居带可以容纳多少颗行星?

一颗恒星周围的宜居带可以容纳多少颗行星?一群科学家在 Reddit 上看到了一个非科学家提出的这个问题,并决定回答它。

他们提出的答案是五颗质量相当于地球的岩石行星围绕着一颗小而暗的恒星(称为红矮星)。

在过去 20 年左右的时间里,天文学家已经证实地球太阳系外存在近 3400 颗行星,其中许多是NASA 的开普勒太空望远镜发现的。其中许多系外行星位于其恒星的宜居带——该区域足够温暖,足以让世界在其表面拥有液态水。在地球上,水是生命的必需品;几乎所有有液态水的地方都可以找到活的有机体,甚至在地下数英里的地方。

调查有多少系外行星可能适合一颗恒星的宜居带的新工作始于 Christa Van Laerhoven 作为 AskScience 的小组成员,这是一个由留言板驱动的网站 Reddit 主办的在线论坛,科学家可以在该论坛上回答非科学家提出的问题。科学家们。

“有一天,有人问,‘无论如何,一个宜居带可以容纳多少颗行星?’”多伦多加拿大理论天体物理研究所的该研究的主要作者兼行星科学家范拉尔霍文说。

在检查了之前的工作后,Van Laerhoven 发现这个问题还没有明确的答案。

“开普勒任务向我们展示了行星系统可以比我们的太阳系更紧密,”Van Laerhoven 告诉 Space.com。“因此值得一问,行星可以紧密地挤在一起的极限是什么。”

Van Laerhoven 和她的同事专注于 K 型和 M 型恒星,也称为红矮星。这些恒星又小又冷,大约是太阳质量的五分之一,暗度高达 50 倍。红矮星构成了宇宙中高达 70% 的恒星,美国宇航局的开普勒宇宙飞船发现,这些恒星中至少有一半拥有质量是地球二分之一到四倍的岩石行星。

红矮星可能是寻找生命的关键场所,不仅因为它们数量众多,还因为它们的寿命令人难以置信。与将在数十亿年内死亡的太阳不同,红矮星将需要数万亿年的时间才能燃烧完它们的燃料,这比大约 138 亿年的宇宙年龄要长得多。这种长寿可能会给生命充足的时间在围绕这些恒星运行的行星上发展。

红矮星的宜居带靠近这些恒星,因为它们非常凉爽——通常比水星绕太阳运行的距离更近。这种接近性使得红矮星对寻找宜居世界的科学家具有吸引力,因为在这些宜居带内的行星会更频繁地在它们的恒星前方交叉,这使得它们比轨道更远的行星更容易被发现。

对于这项新研究,科学家们进行了计算机模拟,涉及一颗质量约为太阳一半的红矮星,周围环绕着许多质量与地球相同的岩石行星,它们以圆形轨道围绕恒星旋转。这些模拟每次都持续了每个系统中最内层行星的 100 亿个轨道。Van Laerhoven 说,一颗位于这样一颗红矮星宜居带内边缘的行星只需要大约五分之一地球年的时间就能完成一个轨道。

岩石行星相互施加的引力影响限制了有多少行星可以挤进恒星周围的区域;科学家们计算出,一颗红矮星最多只能在其宜居带内拥有不到六颗地球大小的行星。

“亲爱的科幻作家——你最多可以将五颗行星放入恒星的宜居带,”范拉尔霍文说。

Van Laerhoven 说,如果人们生活在这样一个系统的最内部世界,它最近的邻居,即使在两颗行星最接近的过程中,它看起来“比我们看到的月球小大约 6.7 倍”。

自然界中是否会形成这样一个紧密排列的系统仍然不确定。

“行星形成盘中的质量很可能没有足够的质量来产生如此超紧密的系统,”Van Laerhoven 说。“开普勒任务向我们展示了存在非常紧密的系统,但它们并没有达到将五个地球填满宜居带所需的填充水平。也就是说,寻找小行星具有挑战性,我认为我们不会“我们还没有看到大自然可以创造的所有种类的行星系统。”

Van Laerhoven 说,未来的研究可以看到倾斜和拉长这些行星的轨道可能对这些系统的稳定性产生什么影响。

科学家们于 10 月 19 日在加利福尼亚州帕萨迪纳举行的美国天文学会行星科学分会和欧洲行星科学大会上详细介绍了他们的发现。

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