开普勒-22B

太阳系外行星

开普勒-22b (Kepler-22b,KOI-087.01)是一颗位于 天球 上 天鹅座 ( Cygnus )内的 太阳系外行星 。它是由 美国航空航天局 ( NASA )的 开普勒太空望远镜 在2011年12月5日发现的。该 行星 被归类为 类地行星 ,距离 地球 约600光年。它围绕着一颗名为开普勒-22的G型 主序星 运转。

开普勒-22b 是由 开普勒空间望远镜 发现的一颗 太阳 系外行星 ,它位于一个类似太阳的 恒星 的 宜居带 内。 据估计,该行星的表面温度约为22 摄氏度 , 公转 周期大约为290天。这意味着,这颗星球的温度或适宜生命生存。 关于 开普勒-22b 是岩石 行星 、 液态行星 还是气体行星目前尚不清楚。

开普勒-22b的发现被视为人类寻找“ 开普勒452b ”(即 类地行星 )的重要里程碑事件之一。有人将其形容为 地球 的孪生兄弟。

发现与探索

综述

寻找地外生命和文明一直是科学家们长久以来的追求。他们致力于发现太阳系之外其他 恒星 周围的 行星 ,特别是那些位于 宜居带 的 类地行星 。所谓宜居带,指的是距离 恒星 适中,使得 行星 表面温度既不过冷也不 过热 ,从而有可能存在 液态水 的区域。而 类地行星 则是指像 地球 一样被岩石包裹且具有固体表面的行星。

科学家们相信,要寻找到与 地球 类似的生命形式, 宜居带 和 类地行星 是必不可少的条件。通过对这些 行星 进行观测和研究,我们可以更好地了解 宇宙 中是否存在其他适合生命存在的环境,并进一步探索地外生命和文明的可能性。

望远镜观测

开普勒 太空望远镜 (KeplerSpaceTelescope)于2009年3月搭乘“德尔它-2”型运载火箭的“开普勒”号太空望远镜在美国 佛罗里达州 卡纳维拉尔角空军基地 发射升空,肩负在适居区或接近适居区寻找绕行远方 恒星 的类 地球 行星 任务。 约翰尼斯·开普勒 是 哈勃空间望远镜 的“弟弟”。 开普勒太空望远镜寻找 太阳系外行星 的方法就是采用 掩星 法。 掩星法 又称凌日法或凌星法,就是通过观测系外 行星 在视向上横穿 恒星 表面时,恒星光度发生细微变化来确定行星存在的方法。

2011年12月5日, 开普勒-22b 由 美国航空航天局 ( NASA )的 开普勒太空望远镜 发现。

名称命名

行星 的命名规则根据靠近主 恒星 的行星顺序,依次命名为b、c、d、e、f、g、h等。“ 开普勒 ”发现的行星前面都冠以开普勒 恒星 名称,如 开普勒20 就是恒星名称, 克卜勒20b 就是靠近开普勒20恒星的第2顺序的行星。

物理特征

半径、质量和构成

开普勒-22b 是一颗 行星 ,其半径大约是 地球 的2.4倍。然而,到2023年的修正数据显示其半径约为地球的2.1倍。 关于该 行星 的质量和表面成分目前仍然未知,只有一些非常粗略的估计。根据估计,该 行星 的质量小于地球质量的124倍;而根据1σ置信区间下的估计,其质量小于地球质量的36倍。 Kipping等人在2013年采用了一个模型来进行研究,但无法可靠地检测出该行星的质量(上限是52.8个地球质量)。 截至2023年,对该 行星 质量的上限已被限制在9.1个地球质量范围内。

开普勒22b 是一颗被科学家称为“水世界”的 行星 。它可能被归类为一颗“类海” 行星 ,并与富含水的行星Gliese1214b相似。不同于Gliese1214b,开普勒22b位于 宜居带 ,这意味着它可能具备适合生命存在的条件。

通过对其系统径向速度的测量,科学家们排除了该 行星 具有 地球 类成分的可能性,这一结论在至少1西格玛(∑)的不确定性范围内得到了支持。因此, 开普勒22b 很可能含有更多 挥发性 物质,其外壳可能是液态或气态的。

主恒星

主 恒星 开普勒-22是一颗G型恒星,质量比 太阳 小3%,体积比太阳小2%。它的表面温度为5,518K(5,245°C;9,473°F),而太阳的表面温度为5,778K(5,505°C;9,941°F)。 这颗恒星大约有40亿年的历史。 相比之下,太阳有46亿年的历史。

开普勒-22的 视星等 为11.5,这意味着它太暗了,无法用肉眼看到。

轨道

当前可获得的 开普勒22b 行星 轨道参数仅有轨道周期(大约290天)和 转轴倾角 (大约90°)。从地球上看,开普勒22b可以在其母 恒星 的圆面上定期通过发生凌星现象。 为了获得有关 行星 轨道细节的更多信息,需要使用其他的行星探测方法,如径向速度法。 开普勒-22b 自从发现以来就已在它本身上执行过此类方法,但这些方法尚未检测到 行星 偏心率的准确值,因此(截至2012年3月)天文学家仅表态了该行星质量的上限。

卫星

开普勒 系外 卫星 搜索项目(HEK,The Hunt for Exo moons with Kepler )研究了 开普勒太空望远镜 对该 行星 的光度测定,为了找到任何可能由轨道卫星引起的凌星时间和持续时间变化的证据。不过结果是没有发现这种变化,因此排除了质量大于0.54地球质量的 开普勒22b 卫星 的存在。

适居性

综述

为了找到 宜居星球 ,人类已经付出很多努力。科学家们列出了可能适合生命存在的 行星 的标准。

决定这一条件的主要因素是行星所在 星系 的类型,即 恒星 体积、 有效温度 和行星轨道。也就是说,可以在一颗特定 恒星 周围划分出适居区,适居区内缘以外的 行星 温度极高,行星表面的任何水分都会蒸发,例如 水星 ;适居区外的行星温度极低,行星表面的任何水都会被永久性冻结。

第二个影响适居性的因素是 行星 的体积与质量。质量不及 地球 一半的行星无法拥有足够的表面重力以牢牢“锁住”维持生命的大气层,例如 火星 ;质量是 地球 10倍以上的 行星 虽然能够拥有足够的表面压力,但同时也“锁住”了 星系 形成的基本 氢 和氦,最终成长为 气态巨星 。其他影响适居性的因素还有很多,其中包括大气的规模和构成(影响 行星 温度并保护其免受 紫外线 和宇宙射线侵害),以及所在 行星系 内的 卫星 及 巨行星 的影响,如是否可以保护其免受 小行星 撞击等。

研究

开普勒22b 距离其母 恒星 开普勒22的距离要比 地球 距离 太阳 少15%。  但从 开普勒22b 的 母星 所发射出的光辐射比 太阳 少25%。 综合考虑较近的平均距离和较低的光辐射, 行星 表面存在适合生命生存的温度,但前提是假定该行星表面没有极端的 温室效应 加热。

气候

科学家 可以估计可能的表面条件如下:

最近的估计表明, 开普勒22b 有超过95%的可能性位于由最近的 金星 和早期 火星 限制定义的经验 宜居带 (基于对这些 行星 可能支持宜居条件的时间的估计),但位于环绕 恒星 的传统适居带的概率少于5%(根据 一维 无云辐射对流模型估算)。

生命星球

要注意的是,开普勒22b可能因为其体积过大而难以存在生命。其状态可能比较不像 地球 ,反而较接近 海王星 ,拥有一个岩石核心和液体与气体混合的表面,或者完全是液态海洋的表面。 这种可能性促使 SETI 对 外星生命 的最佳候选者进行研究。

观察与发现

开普勒-22b的发现归功于 美国航空航天局 的开普勒 太空望远镜 ,这是一个专门用于寻找 太阳系外行星 的太空望远镜。 开普勒望远镜 监测着大约15万颗 恒星 ,记录它们亮度上的细微变化。如果是 地球 从 太阳 前方经过,遮挡的阳光大约会使太阳的亮度下降万分之一,而 开普勒 能够检测微弱到十万分之一的星光变化。

历次发现

抵达可能性

现有的人造航天器中以15.5千米/秒速度飞向600光年以外的“开普勒-22b”,大约需要1160万年才能抵达。就算是 比邻星 —半 人马座 比邻星 ,也需要8万年。因此,按照人类现有的技术水平想要移民这颗 行星 的可能性几乎为零。

参考资料

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  14. NASA发现新地球 开普勒拥有神技能 本尊是谁? 人民政协网 2023-07-13
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