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GJ 1214 b

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GJ 1214 b
太阳系外行星 太阳系外行星列表

GJ 1214 b(中)与地球(左)和海王星(右)大小比较
母恒星
母恒星 GJ 1214
星座 蛇夫座
赤经 (α) 17h 15m 18.94s
赤纬 (δ) +04° 57′ 49.7″
距离40 ly (13 pc)
光谱类型 M4.5
轨道参数
半长轴 (a) 0.0143 ± 0.0019 AU
轨道离心率 (e) < 0.27
公转周期 (P) 1.5803925 ± 0.0000117 d (0.004326803 y)
轨道倾角 (i) 88.62+0.36
−0.28
°
凌日时间 (Tt) 2,454,999.712703 ± 0.000126 JD
物理性质
质量(m)6.55 ± 0.98 (HARPS)[1] M
半径(r)2.678 ± 0.13 R
密度(ρ)1870 ± 400 kg m-3
表面重力(g)0.91 g
温度 (T) 393–555(平衡温度)[1] K
发现
发现时间 2009年12月16日
发现者 大卫·夏邦诺等人
发现方法 凌日法MEarth计划
发现地点  美国弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台
发表论文 已发表论文[1]
数据库参考
太阳系外行星
百科全书
data
SIMBADdata

GJ 1214 b是一个在2009年发现的太阳系外超级地球,环绕位于蛇夫座内的GJ 1214恒星,距离地球13秒差距,即40光年。证据显示,这个“水世界”同样拥有大气层,亦是现时除了柯洛7b以外,已发现的系外行星中第二个已知质量及半径比太阳系的气体巨星为小的行星。天文学家认为这颗行星是历来发现特征最接近地球的行星,所以它的发现对人类很重要。虽然它的恒星是一颗昏暗的红矮星,亮度只有太阳的三千分之一,但由于二者间距离太近,这颗水行星表面温度高达200℃,它绕恒星运行1周只需38小时,比地球要365天短得多。他的表面没有土地,表面有100%水。现时科学家透过当它凌越母星时,透过从它的光分析其大气成分,以取得更多有关这颗行星的信息[1]

检测

这颗行星是当它凌越所环绕的恒星时,被MEarth计划的人员发现了,该行星也是MEarth计划发现的第一颗系外行星。2009年初,计划人员利用配备了RC光学系统(RC Optical Systems)制造的40 cm(16英寸)望远镜及一般的摄影机,在Software Bisque Paramount ME 机器人支架的辅助下,拍摄得有关图片[2]。当时工作人员发现恒星GJ 1214有光度下降的现象,更进一步的观测则确定该恒星每隔1.58日光度就下降1.5%。之后再进一步使用欧洲南方天文台辖下拉西拉天文台的口径3.6公尺望远镜配备的高精度径向速度行星搜索器进行径向速度量测。这些量测都各自确认了行星存在的证据。接著相关论文发表在期刊《自然》,并对行星质量、半径、轨道参数进行预测[1]

行星特质

GJ 1214b的直径大约是地球的2.7倍,质量大约是接近地球的7倍[3]。
GJ 1214b的直径大约是地球的2.7倍,质量大约是接近地球的7倍[3]

GJ 1214 b 的半径可经由它对母恒星凌日时从地球上观测母恒星光度减少量得知。行星的质量可以对母恒星以精密的径向速度量测恒星光谱内谱线因为都卜勒效应造成的移动量求得[1]。根据行星的质量和半径就可得知密度。和理论模型相比较,行星的密度可以提供有限但相当有用的行星组成和结构资讯[1]

基于相关资料[4],一般认为 GJ 1214 b 有一个相对较厚的气体外层[5]。在行星形成和演化中不同的组成物质会影响行星的结构[5]。GJ 1214 b 可能是一个正在释放气体中,有富含氢的大气层的的岩石行星、或者是迷你海王星甚至是海洋行星[5]。如果它是一个水世界,那它可能是温度较高、且体积较大版本的伽利略卫星[5]。如假设 GJ 1214 b 是海洋行星[4],即行星内部核心是岩石,外部被大量液态水覆盖的行星,而岩石和水的组成比例可能是25%岩石和75%水,且星球表面很可能覆盖有质量约占整体0.05%的厚层大气层[1][6]。水行星的形成可能是因为行星轨道迁移和原行星由富含冰的挥发成份形成在雪线之外,但从未达到足以吸积大量氢和氦这些星云气体而形成的[5]。因为流体静压力会随深度变化,以及模型中水的物质状态包含气体、液体、超流体、高压冰和电浆态[5],该行星上部分水可能以冰VII的形式存在[6]

因为母恒星体积相对较小,在凌日时观测行星光谱是可行的。比较凌日和非凌日状态的光谱变化就可以推测行星大气组成。2010年12月出版的一篇论文指出光谱在750到1000 nm 波段是没有明显特征的。因为厚而无云的富含氢大气层会产生可以被侦测到的光谱特性,因此大气曾富含氢的假设似乎被排除了。虽然没有观测到水蒸汽或其他分子的明显特征,论文座者仍认为行星大气可能主要由水蒸气组成。其他的可能性是有位于高层大气的厚云吸收了恒星的光[7],必须以更进一步观测来确定大气组成。

虽然现在无法直接确定行星大气层,仍可使用太空望远镜进行更进一步的观测取得近似结果,例如使用哈伯太空望远镜观测光谱确定是否有水蒸气存在[6]。因为行星年龄的推测,以及流体逃逸率的计算结果是9×105 kg s−1,科学家认为该行星很可能有过显著的大气流失,现有的大气层也并非行星形成时的[1]

从行星表面反射的光芒分析,行星的表面温度大约是393–555 开氏度 (即120–282 °C),在2011年发现克卜勒16b以前是比任何已知的凌日行星都要低[1][6]。这个温度范围取决于行星的球面反射率,如果反射率为0,则表面温度为 555 K,如反射率为0.75,表面温度则为 393 K(和金星相似)[1]

艺术家笔下GJ 1214 b对母恒星凌日现象。该行星是第二颗被发现的超级地球,并且天文学家已确认了质量和半径,是关于行星结构的重要线索。
艺术家笔下GJ 1214 b对母恒星凌日现象。该行星是第二颗被发现的超级地球,并且天文学家已确认了质量和半径,是关于行星结构的重要线索。

参看

参考资料

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 Charbonneau, David; Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars A. Buchhave, Christophe Lovis, Xavier Bonfils, David W. Latham, Stéphane Udry, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman, Emilio E. Falco, Joshua N. Winn, Didier Queloz, Francesco Pepe, Michel Mayor, Xavier Delfosse, Thierry Forveille. A super-Earth transiting a nearby low-mass star. Nature. 2009, 462 (17 December 2009): 891–894 [2009-12-15]. doi:10.1038/nature08679. (原始内容存档于2011-09-25). 
  2. ^ MEarth: looking for transiting, habitable super-Earths around small stars. [2009-12-16]. (原始内容存档于2012-04-13). 
  3. ^ Hubble Reveals a New Class of Extrasolar Planet. ESA/Hubble Press Release. [22 February 2012]. (原始内容存档于2012-02-23). 
  4. ^ 4.0 4.1 Seager, S.; M. Kuchner, C. A. Hier-Majumder and B. Militzer. Mass–radius relationships for solid exoplanets. The Astrophysical Journal. 2007, 669 (2): 1279–1297. Bibcode:2007ApJ...669.1279S. doi:10.1086/521346. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Rogers, L.A.; Seager, S. Three Possible Origins for the Gas Layer on GJ 1214b. The Astrophysical Journal (abstract). 2009-12-16, 716 (2): 1208. Bibcode:2010ApJ...716.1208R. arXiv:0912.3243. doi:10.1088/0004-637X/716/2/1208. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 David A. Aguilar. Astronomers Find Super-Earth Using Amateur, Off-the-Shelf Technology. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 2009-12-16 [December 16, 2009]. 
  7. ^ Bean, Jacob L.; Kempton, Eliza Miller-Ricci; Homeier, Derek. A ground-based transmission spectrum of the super-Earth exoplanet Gliese 1214 b. Nature. 2010, 468 (7324): 669–672. Bibcode:2010Natur.468..669B. doi:10.1038/nature09596. 

外部链接

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GJ 1214 b
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