“行星猎人”开普勒探测器寻找具有环结构的系外行星 _土星

土星美丽的光环中就藏着著名的卡西尼环缝
加州大学洛杉矶分校的研究人员希尔克施利希廷（Hilke Schlichting）目前正在通过隶属于美国宇航局，被称为“行星猎人”的开普勒探测器寻找具有环结构的系外行星。我们的太阳系中，土星、海王星等都有环结构，但是天文学家还未在系外行星中发现环结构。开普勒探测器非常敏感的探测设备可以改变这一点。土星般的世界在宇宙可能比比皆是，科学家形象地将其比喻成戴着“戒指光环”的行星。
此外，施利希廷与加拿大理论天体物理研究所研究人员菲利普（Philip Chang）一同详细检查了太阳系以外的巨型气态行星上周围环结构的行星模型。在今年的二月份，开普勒探测器项目组的科学家宣布已经发现了超过1200个潜在的外星世界，这1200多个系外行星环绕着他们的恒星运动，其中以气态行星居多，在这些气态行星中，又以轨道距离其恒星较近的气态行星占多数。
【“行星猎人”开普勒探测器寻找具有环结构的系外行星】研究人员经过对这些系外行星环形成模型的推演，认为这些环结构很可能主要是由岩石碎皮构成的，而不是由冰碎片组成。而我们太阳系中的土星，具有一个非常引人注目的光环，土星环则是由碎岩石、冰块以及低温气体尘埃等物质构成，这些物质的大小范围各不相等，从几微米到数十米。
当然，系外行星的光环结构并不是出现和太阳系内所看到的完全一样的情况，环一般形成于这颗行星的赤道附近，而且还与行星的倾角有关，如果倾角太大，环结构的形状就会出现不同的样子，甚至还可能被完全破坏，就比如说地球如果有一个环结构，按地球的倾角计算，这个环可能在在边缘部分就出现破缺，最后整个外观就像个圆形的眼睛框，并不会像土星环那样那么漂亮。
科学家之所以要详细研究系外行星周围的环结构，并不是对比他们那个更好看，而是通过对环结构的研究，推演出这颗行星内部活动的变迁。比如说，根据环模型的推演，有些行星的环可能出现打结、扭曲的现象，也就是说，这些行星的环结构看上去并不是那么光顺，其中一部分会出现急剧弯曲，纠缠在一起。这种环结构的行星如果被发现，那么它的自转倾角肯定值得进一步研究，扭曲环的产生是随着时间的推移，在自转轴倾斜等诸多因素的影响下而表现出的现象，同时也可以揭示出行星内部的构造活动等细节上的改变。
所以，基于能从环结构推演系外行星内部构造等变化这个出发点，施利希廷认为找到具有环结构的系外行星是非常重要的，首先我们要找到他们，然后才能弄清楚是怎么回事儿，借助开普勒探测器强大且非常敏感的观测能力，具有环状特征的系外行星不久将被发现。
科学家们希望能找到类似土星这样的具有较为规则光环的系外行星，施利希廷将其称为“温暖的土星”，为什么这么称呼呢，这是因为由于目前发现的系外行星中大多数都是气态行星，主要成分为氢、氦还有甲烷等气体，这些系外行星的轨道距离他们恒星较近，就比较容易被发现，由于距离较近，其表面温度也比较高，因而其也被称为“热木行星”，这也是系外行星中常见的类型。但有些气态行星具有冰结构，比如海王星等，而其内部却具有非常高的温度和压力，密度也很大。所以，天文学家目前主要在寻找大小范围介于海王星与木星之间的系外气态行星。
但是，根据现有的行星形成模型，这些巨型系外气态行星可以形成与距离他们恒星较远的轨道上，因而这里又出现了一个问题：这些气态行星是如何以及在什么形成阶段“跑”到距离他们恒星较近的地方呢？形成过程是否又是随机的呢？这些问题都将是天文学家探寻的方向。施利希廷认为：如果我们能发现几个这些特征的系外行星构成的恒星系统，那就可以发现他们是如何形成的，以及他们的轨道为什么会在那儿。
如果发现的系外行星具有环结构，那也有可能具有冰碎片，但是当他们轨道靠近恒星时候，这些冰碎片就会被蒸发掉，从这个角度看，如果一颗系外行星轨道移动较快，且具有环状结构，那它比较可能是由碎岩石构成的。对在赤道附近具有环结构的系外行星进行研究，还可以揭示出它与恒星之间的轨道倾角以及两者之间的关系，这些都可以帮助科学家确定出这些系外行星是如何形成的。
而目前，美国宇航局的开普勒“行星猎手”探测器正在观测寻找位于太阳系以外的具有环结构的行星，目前以及发现的系外行星就有1000多颗，科学家也正在对其中的观测数据进行筛选，是否有遗漏之处，施利希廷估计在今年内，就会发现具有环状结构的系外行星。

腾讯科技讯（Everett/编译）