太阳系外行星的发现案例

太阳系外行星的侦测历史~

早在十九世纪便有天文学家声称发现系外行星。1855年，在东印度公司马德拉斯天文台（Madras Observatory）工作的雅各（W. S. Jacob）发现蛇夫座70双星系统轨道异常，怀疑当中有类似行星的物体。1890年代，芝加哥大学及美国海军天文台（United States Naval Observatory）的汤玛斯·杰佛逊·杰克逊·希（Thomas Jefferson Jackson See）声称轨道异常证明该系统当中有一个公转周期为36年的黑暗物体，但福雷斯特· 雷·莫尔顿（Forest Ray Moulton）随即指出这样的系统极不稳定。在1950至1960年代，斯沃斯莫尔学院的彼德·范德（Peter van de Kamp）声称发现了绕著巴纳德星公转的行星。后来的天文学家普遍认为这些早期观测都是错误的。1988年加拿大天文学家布鲁斯·坎贝尔（Bruce Campbell）等人探测结果是首次获得随后观测确认的发现，他们利用视向速度法发现围绕仙王座γ（少卫增八）的行星；然而因为当年技术条件所限，包括发现者本身的天文学界都对结果有所保留。也有人怀疑这些其实是质量介乎于行星和恒星之间的棕矮星。随后不少观测支持仙王座γ拥有行星，但亦有研究显示相反的证据。最终到了2003年运用改进了的观测技术方能证实。自1990年代人类才首次确认系外行星的存在。1991年，安德鲁·林恩（Andrew Lyne）等人声称运用脉冲星计时法发现了一个围绕PSR 1829-10的脉冲星行星。虽然结果受到注目，但林恩及其研究队伍很快便撤回结果。1992年，波兰天文学家、美国宾夕法尼亚州立大学教授阿莱克桑德·沃尔兹森（Aleksander Wolszczan，又译亚历山大·沃尔兹森）及多伦多大学的戴尔·弗雷（Dale Frail）宣布发现一个围绕PSR 1257+12的脉冲星行星。他们两人先于1990年在波多黎各的阿雷西德天文台发现了毫秒脉冲星PSR 1257+12，随后发现了两颗围绕它旋转的行星。这项发现迅速被确认，普遍认为这是首次对系外行星的确认。这些系外行星相信是由超新星的残余物所构成，或是巨型气体行星的固体核心被超新星抛出所形成，它们的轨道半径分别是 0.36 和 0.47天文单位，质量分别是地球的3.9和4.3倍。1995年10月6日，日内瓦大学（University of Geneva）的米歇尔·麦耶（Michel Mayor）及戴狄尔·魁若兹（Didier Queloz）宣布首次发现一颗普通主序星（飞马座51）的行星，这发现开展了当代的系外行星发现。先进的科技，特别是高解像度的光谱学，大大加速了新系外行星的发现。这些新发展让天文学家可以凭行星对母星的重力影响间接侦测到系外行星的存在，亦有行星因为经过母星前面导致母星光度减弱而被发现。截至2006年10月2日，人类一共发现了210个系外行星，包括一些在1980年代后期已被发现，却在后期才被证实的，当中很多都是由杰弗里·马西（Geoffrey Marcy）的队伍在加利福尼亚大学的利克天文台（Lick Observatory）和凯克天文台（Keck Observatory）发现。现已发现了二十个拥有超过一个行星的星系，最早发现的一个为仙女座υ行星系统；另外亦有四个行星围绕两个脉冲星的情况。经红外线观测恒星盘亦显示在一些行星系统中也存在著数以百万计的彗星。2002年起每年都有超过20个新发现的系外行星。现时估计不少于10%类似太阳的恒星都有其行星。2006年2月2日，美国国家航空航天局宣布因为财政理由要无限期搁置TPF计划。2006年6月，美国众议院的拨款委员会恢复部分拨款，让计划最少可进行至2007年。12月27日，COROT卫星升空。美国的开普勒太空望远镜则预计在2008年11月发射。截至2013年7月12日，已经被确认的系外行星总数为910颗行星。2014年3月5日，已经被认定的系外行星总数为1078颗。这些行星分属815个行星系，其中有179个多行星系。2014年9月24日，天文学家借助美国多个太空望远镜，天文学家首次在一个海王星大小的太阳系外行星上发现了水蒸气，这也是迄今人类找到的有水蒸气存在的最小系外行星。这颗编号为HAT－P－11b的行星位于天鹅座中，距地球约120光年。它几乎是一个克隆版的海王星：个头是地球的4倍大，也可能有着固态的核，外面覆盖着大气层。不同的是，它距母星较近，运行周期只有5天左右，而表面温度更高达605摄氏度。除了水蒸气外，在这颗行星的大气中，还发现了大量的氢气和其他一些未知分子。 年份名称国家成就1987利克-卡内基行星搜寻美国已经发现了几百颗系外行星1990哈勃空间望远镜美国最早用直接成像法发现了北落师门周围的行星1993ELODIE、SOPHIE光谱仪法国在类太阳恒星周围发现了第一行星1998英澳系外行星搜寻英国、澳大利亚截止2012已经发现了29颗行星2002麦哲伦望远镜智利截止2010已经发现9颗系外行星2003MOST加拿大研究行星在凌日期间的大气变化2003斯皮策望远镜美国捕捉系外行星发出的红外辐射2003HARPS欧洲已经发现了约150颗围绕类太阳恒星公转的系外行星2006COROT法国已经发现约20颗系外行星2009开普勒望远镜美国用于搜寻类地行星

是通过光谱发现了，宇宙非常大，光的传递非常久。有的甚至要几百亿年。通过哈勃望远镜进行光谱分析，就能得到几百亿年前那个星系是什么样子？不过我们看到的只是过去，因为宇宙非常大，光传递非常久，从永看不到现在那个星系是什么样子？只有几百亿年后，我们才能看到现在那个星系的样子。

在系外行星研究历史上有不少里程碑。1992年沃尔兹森及弗雷首次在《自然》发表发现系外行星的报告，显示脉冲星PSR B1257+12拥有行星。脉冲星行星的发现仍被认为是不寻常的事。
51 Pegasi b是首个发现的主序星行星，由米歇尔·麦耶及戴狄尔·魁若兹于1995年在《自然》发表。天文学家最初都对这个“热木星”（即小轨道大质量的气体行星）感到惊讶，但很快便发现更多类似的行星。
自此以后，值得注意的发现包括：
1999年，HD 209458 b
HD 209458 b最初是用视向速度法发现，后来成为第一个被观测到凌日的系外行星。凌日观测证实了此天体的行星身份。
2001年，HD 209458 b
利用哈伯太空望远镜，天文学家发现了HD 209458 b的大气层含有的钠比预期低，显示云层遮蔽了低层的大气。
2003年，PSR B1620-26c
2003年7月10日，施坦因·希古拉德森（Steinn Sigurdsson）及其研究队伍分析了哈伯太空望远镜得到的资料，证实了PSR B1620-26c这个已知最古老的系外行星。这行星位于离地球5600光年的天蝎座M4星团，是唯一已知围绕双星的行星（母星分别为脉冲星和白矮星）。其质量为木星的两倍，年龄估计有125亿年。
2004年，Mu Arae d及TrES-1
2004年8月欧洲南天文台的高精度视向速度行星搜索器发现了天坛座μ的一颗质为约为地球14倍的行星Mu Arae d，为截至2006年9月已知质量第三低的主序星行星，而且可能是首个太阳系以外的主序星的类地行星。同年，天文学家利用了4吋望远镜以凌日法发现了TrES的行星TrES-1，结果随后由凯克天文台证实，成为由最小直径望远镜发现的系外行星。
2005年，Gliese 876 d
2005年6月，红矮星Gliese 876的第三个行星Gliese 876 d被发现。其质量约只有地球7.5倍，是已知第二低的系外主序星行星，而且几乎可以肯定这行星由岩石组成。其轨道半径只有0.021天文单位，公转周期为1.94日
2005年，HD 149026 b
2005年7月发现的HD 149026 b的核心质量为地球质量70倍，占其总质量的三分之二，是已知拥有最大核心的行星。
2005年，HD 188753 Ab
2005年7月，天文学学宣布发现在一个约在149光年以外的三星系统（黄、橙、红色）中的行星HD 188753 Ab，对现今的行星形成理论造成挑战。这是一个略为大于木星的气体行星，围绕天鹅座HD 188753系统的主星公转，故称为HD 188753 Ab，公转周期为3.3日，轨道半径约十二分之一天文单位。另外两个恒星互相旋转周期为156日，并同时以25.7年周期绕著主星公转，和主星距离约为土星与天皇星轨道半径之间。这两个恒星对主流的热木星形成理论造成挑战，这理论指大型气体行星在一个较远的距离形成，然后以未知的机制转移到星系内围；然而两个恒星的存在使这个理论不适用，因为它们会妨碍外围行星的形成。
2006年，OGLE-2005-BLG-390Lb
2006年1月25日公布了OGLE-2005-BLG-390Lb的发现。这是已知最远、亦可能是最冷的系外行星。这行星约在21,500光年以外的一个星系中心，以重力微透镜法发现，质量估计为地球5.5倍，是已知质量最低的主序星系外行星。在此以前发现的低质量行星都只有很小的轨道，而OGLE-2005-BLG-390Lb的轨道半径则估计有2.6天文单位。
2006年，HAT-P-1b
利用一个称为“HAT”的自动小型望远镜网络，哈佛-史密松天文物理中心的天文学家发现了一个系外行星HAT-P-1b，其母星为450光年之外位于蝎虎座的一个双星系统中的其中一个恒星，行星半径为木星的1.38倍而密度只有木星的一半，是已知密度最低的行星。现时仍不清楚这行星如何形成，但相信这类低密度行星（包括HD 209458 b）会有助了解行星形成的过程。哈佛-史密松天文物理中心的罗伯特·诺伊斯（Robert Noyes）说：“我们不能不说发现HD 209458 b是一件侥幸的事，这个新发现提示了我们有关行星形成理论中遗漏的东西。”
2006年，SWEEPS-10
透过SWEEPS计划（Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search），哈伯太空望远镜在银河系中心区域发现16颗系外行星候选星。其中有一颗行星的质量最少为木星的1.6倍，公转周期仅有10小时，故被命名为被命名为SWEEPS-10，也被称为极短周期行星（USPPs）。此行星距离母星（估计为红矮星）仅有120万公里，因此表面温度估计达摄氏1650度，为已知系外行星中最热的一颗。
2009年，GJ-1214b
科学家最新发现一颗表面富含大量水资源的岩石行星，这颗系外行星在2009年12月16日被命名为“GJ 1214b”，距离地球仅40光年，它环绕着一颗红矮星运行，它是当前发现的唯一一颗超级地球系外行星——质量在地球和海王星之间，并具备稳定的大气层。从天文学角度上讲，GJ 1214b是我们的邻居，它与地球之间的距离非常近，甚至我们的电视信号都可以抵达这颗行星。GJ 1214b行星的体积是地球的3倍，质量是地球的6.5倍，它是迄今发现的第二颗最小系外行星，此前有一颗叫做“CoRoT-7b”的行星，体积仅是地球的1.7倍，质量是地球的5倍。
2010年， Gliese 581g
2009年华盛顿卡内基学会和加州大学圣克鲁斯分校（UCSC）等机构发现Gliese581g后并于同年9月29日公诸于世，也是凯克天文台历时11年观测的成果。Gliese581g围绕位于天秤座的红矮星Gliese581旋转，是Gliese581行星系中发现的第六颗行星。这颗在“适居带”内新发现的行星，有可能是迄今发现的与地球最像的系外行星，也是第一个潜在适居行星的确凿证据。据推测格利泽581g的直径约为地球的1.2-1.4倍，质量约为地球的3.1-4.3倍，表面平均温度介乎摄氏零下31度-零下12度，公转周期为37个地球日，自转周期与其公转周期相等，地心引力接近或稍高于地球。距离Gliese581约965万公里。表面由岩石组成，可能存在液态水和大气。但也有天文学家指出没有在Gliese 581的可居住区域内任何行星的可信信号，无法证实Gliese 581g的存在。英国的天文学家基于HARPS的观测数据则认为Gliese 581最适宜存在5颗行星，格利泽581g并不存在。而根据美国高分辨率蝇眼探测器（HiRes）研究显示，Gliese 581拥有6颗行星的可能性误差达到99.9978%。
2011年， Kepler-11
由开普勒太空望远镜以凌日法发现。2011年2月2日美国国家航空总署（NASA）公布了这个目前已知最为紧凑的行星系统的消息。开普勒11拥有6颗质量介于地球到海王星之间大小的行星。从地球的方向观察开普勒11的6颗行星会发现所有行星在凌日时会从恒星盘面通过；且这些行星位置和地球上观测者观测方向的夹角小于1度。这种状况使科学家们可以经由观测行星凌日现象直接量测行星的公转周期和直径。开普勒11的行星b——f的轨道均位于太阳系内水星轨道内侧 ，而g的半长轴比水星大约20%。
2014年，Kepler-186fNASA发现最像地球、适宜人类居住的行星
NASA的开普勒太空望远镜（Kepler Space Telescope）最近在这样的寻找工作中似乎有了突破性进展，研究人员发现了一颗体积近似地球，而绕恒星运行轨迹和距离也比较适宜人类居住的行星。研究人员将这颗最新发现可能适宜人类居住的行星称作Kepler-186f。Kepler-186f位于天鹅座（Cygnus），离地球大约500光年的距离，应当算是迄今为止人类发现的真正与地球相似的行星了，其适于人类居住的各项指数在NASA的研究中都是最高的，结果自然是令科学家们大为欢欣鼓舞。由于Kepler-186f的大小与地球相似，与其恒星间的距离也恰到好处，这也就大大增加了地表存在液态水的可能性。科学家Thomas Barclay表示：“Kepler-186f可以说是地球的表亲，但和地球仍算不上双胞胎。它在很多方面和地球都有相似之处。”他说，这颗行星虽然理论上似乎有适于居住的基础，但可能相比地球，其表面更暗也更冷，确切温度还得取决于其周围的大气。另一方面从其距离地球500光年的距离来看，以人类现有的科技，要赶往Kepler-186f恐怕也有些不现实——看样子地球仍是宇宙中最大的奇迹啊。　　
5月出版的英国《自然》杂志发表了一个新研究，天文学家们测量了太阳系外行星——绘架座βb的自转速度。对这颗行星发出光所做的高分辨率观测显示，其比太阳系中任何一颗行星自转速度明显都快，这颗行星上每天的长度大约只有8个小时。这一新的测量结果和我们太阳系中所观测到的一个总体趋势相符——旋转速度会随行星质量增加而增加。
恒星绘架座β被由尘埃和气体组成的星周盘所围绕，这让它辐射出比一般同类恒星为多的红外线。其温度比太阳高，质量比太阳大，但相对于太阳45亿年的历史，这颗“年龄”约为1200万年的恒星还非常的年轻。而绘架座βb是一颗在2008年被发现的气态巨行星，正在绕绘架座β这颗离我们大约63光年的恒星旋转。
此次，荷兰莱顿大学伊格耐斯·斯耐伦和他的研究团队，使用欧南天文台于智利建造的甚大望远镜测量了在绘架座βb这颗行星大气层中一氧化碳的吸收谱。他们发现，受到此颗行星自转的影响，一氧化碳的吸收线会变宽，相当于这颗行星拥有每秒25千米的旋转速度。把这颗行星的旋转速度和其1.65倍于木星的半径放在一起，就得出了自转周期为8小时左右。
这一新的近红外光谱的测量结果，继续和一种在我们太阳系中也发现的总体趋势相符，那就是行星质量越大，自转越快。越大转的越快这种关系本身，也会给绘架座βb这颗行星预测出更高的旋转速度——大约每秒50千米，而目前观测到其转速则是每秒25千米。不过论文作者提醒到，这颗行星还很年轻、很温暖。随着时间流逝，它会逐渐的冷却下来并且缩小，在这过程中其旋转速度也会加快。
在2010年，美国国家地理网站公布绘架座βb是当时已知的最年轻系外行星。按照星体模型显示，此类行星要长到“成年”，一般需要1000万年的进化历程，此前最年轻的系外行星纪录“年龄”也要有3500万年。而绘架座βb尽管已完全成形，历史却仅数百万年。

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秦城区19847786843： 科学家在太阳系外发现了哪些行星? - ？
聂强布拉： 据美国有线电视新闻网(CNN)17日报道,天文学家在太阳系外发现了首个布满岩石的类地行星,这颗行星被命名为“Corot 7b”,它是人类在太阳系外所发现的最小的行星,但有着最快的公转速度.它围绕其恒星公转的速度是地球绕太阳公转速度的7倍,它距其恒星的距离只有水星与太阳距离的二十三分之一.由于“Corot 7b”距其恒星太近,它面对恒星一面的温度超过2000℃,而另一面的温度又低至-200℃,这意味着“Corot 7b”上不可能有生命存在.不过,它的出现增强了人们寻找地外生命的信心.科学家们相信,在银河系里还有更多的行星上具有居住条件.人类可以在此基础上继续探寻,最终很可能在太阳系外找到某颗温度较低、适合生命存在的行星.

秦城区19847786843： 据报道,美国国家航空航天局(NASA)首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler - 186f.若宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星,进行科学观测:该行星自转周期... - ？
聂强布拉：[答案]AB

秦城区19847786843： 天文学家新发现了太阳系外的一颗行星,这颗行星的半径是地球的三倍,质量是地球的50倍,已知一近地卫星...天文学家新发现了太阳系外的一颗行星,这颗... - ？
聂强布拉：[答案] 地球的密度:GMm/r^2=m 4π²r /T ² M=ρV= ρ4πr³/3由上二式得 ρ=3π/GT ² 行星密度 ρ'=M'/V'=M'/(4π[3r]³/3)=50M/9V=(50/9)ρ=(50/9)(3π/GT ² )=50π/3GT ²...

秦城区19847786843： 2014年4月16日,美国国家航天航空局宣布首次在太阳系外发现与地球差不多大的行星.假设未来人类向这颗行星发射探测飞船,探测飞船(连同登陆舱)的... - ？
聂强布拉：[答案] GMm1/r1^2=m1(4π^2)r1/T1^2,则星球质量M=4π^2r1^3/(GT1^2) GMm2/r2^2=m2v^2/r2,即根号v=(GM/r2)

秦城区19847786843： 德国科学发现了一颗巨行星 它比()个太阳还要亮 有()太阳那么重 - ？
聂强布拉：[答案] 不对吧,这儿有一个消息.天文学家发现了最年幼的行星和它周围的“原行星盘”德国天文学家日前发现了一颗年龄不到1000万年的太阳系外行星,这也是迄今发现的最“年幼”的行星.它的发现为行星的形成和迁移理论提供了重要证据. “发育”神速...

秦城区19847786843： 2013年4月18日,开普勒天文望远镜已观测到太阳系外迄今最像地球的行星“开普勒 - 62f”,这一发现使人类向找到一个类似家园的地方又走近了一点.“宜居... - ？
聂强布拉：[答案] (1)由题意知,小球在星球表面上做自由落体运动,根据h=12gt2可得:星球表面的重力加速度为:g开=2ht2=2*5432m/s2=12m/s2;(2)根据自由落体运动速度时间关系v=gt,可得:v=g开t=12*3m/s=36m/s答:(1)“开普勒...

秦城区19847786843： 据报道在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581C,天文学观察发现绕Gliese581C行星做圆周运动的卫星的轨道半径为月球绕地球做... - ？
聂强布拉：[选项] A. gR2p3 Gq2 B. gR2q3 Gp2 C. gR q2 Gp3 D. gR p2 Gq3

秦城区19847786843： 美国国家科学基金会2010年9月29日宣布,天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳系外行星如图所示,这颗行星距离地球约20亿光年(189.21万亿... - ？
聂强布拉：[选项] A. 在地球上发射航天器到达该星球,航天飞机的发射速度至少要达到第三宇宙速度 B. 该行星的公转速度比地球大 C. 该行星的质量约为地球质量的2.61倍 D. 要在该行星表面发射人造卫星,发射速度至少要达到

秦城区19847786843： 美国宇航局2011年12月5日宣布,他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星 -- “开普勒 - 22b” - ？
聂强布拉： A、根据星球表面万有引力等于重力得:mg= GMm R2 g= GM R2 ,万有引力提供该行星运动的向心力:GMm r2 =m4π2r T2 r=3 GMT2 4π2,不知道行星的半径,无法求出行星的轨道半径.故A错误 B、万有引力提供该行星运动的向心力:GMm r2 =m4π2r T2 r=3 GMT2 4π2,轨道的半径与该行星的密度和半径无关,故B错误;C、根据v=2πr T ,所以r= vT 2π ,故C正确 D、万有引力提供该行星运动的向心力:GMm r2 =m4π2r T2 r=3 GMT2 4π2,故D正确 故选CD.

秦城区19847786843： 1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星 - ？
聂强布拉： 是的.在此之前也有许多声明说发现系外行星但都没有被证实,直到1992年,天文学家发现了两颗围绕脉冲星旋转的行星,那是第一次被证实发现了地外行星,但它们并不是绕恒星公转的.直到1995年10月6日,日内瓦大学的米歇尔·麦耶及戴狄尔·魁若兹宣布首次发现一颗普通主序星(飞马座51)的行星,这发现开展了当代的系外行星发现. 希望对你有所帮助.