簡介
冥王星冥王星的發現者、美國天文學家湯博想用發現冥王星的辦法,即一片一片地檢查未知行星可能出現的天區的照相底片的辦法,來尋找冥外行星。他花費了7000小時,檢查了9000萬顆星像,獲得了許多意外收穫,就是沒有找到新行星。紐西蘭的布萊克伯奇天文台的專家們於1900年3月至5月繼續尋找這顆“第8大行星”,他們一直認為這顆未知的行星可能有地球的3~5倍那么大,繞太陽1周約需1000年,它與太陽的距離約為冥王星與太陽距離的5倍。
到底是有沒有這顆未被發現的“第8大行星”?1991年11月各國天文學家在倫敦召開的“行星X國際研討會”上,多數人認為根本不可能形成另外的較大的行星。
太陽系的行星
冥外行星十九世紀中葉以來,就有人探討太陽系的邊界問題,特別是冥王星發現以後,科學家們紛紛探索是否存在冥外行星。尋覓方法主要從以下幾方面考慮:把行星分成兩群:①金星、地球、火星、小行星和木星;②冥王星、海王星、天王星、土星和 944號小行星。把相對應的行星(如金星與冥王星,地球與海王星,……)的公轉周期的日數取常用對數相加,其和都在7.34左右。如果水星與冥外第一行星也符合這一條件,則算出此冥外行星周期約677年,平均角速度為每天5奬24。
哈雷彗星在1835年和1910年過近日點都延緩三天,從公元295年到1835年的21次出現中,過近日點時刻有大約以500年為周期的變化,假定這是受一個位於冥王星軌道外的未知行星攝動的結果,則這個未知行星公轉周期的第一近似應為500年。
對彗星的軌道分布的統計表明,彗星在太陽系中的分布有一定的規律性。有些人認為它們構成某些行星的“彗星族”,如木星族有彗星70多顆。在38.0~45.4天文單位空間內有1905Ⅲ等8顆彗星,稱為冥外第一彗星族,這8顆彗星都順行,軌道傾角較大,它們大致分成兩組和一顆單獨彗星,每組的近日點經度幾乎相同。同樣,還找到冥外第二、第三和第四彗星族,分別由5顆、4顆和5顆彗星組成,從而假定有4顆冥外行星。對於這種從行星的彗星族來預測未知行星的方法,雖然有不少人持有異議,但仍不失為一種獨特的方法。
通過計算發現海王星的成功經驗也啟發人們從天王星、海王星和冥王星的運動中尚不能解釋的部分去推算預言中的冥外行星。但計算結果表明,構想中的冥外行星的力學作用太小,難以得出確切結論。
行星的定義
類地行星隨著一些具有冥王星大小的天體被發現,“行星”一詞的科學定義似乎更形逼切。歷史上行星名字來自於它們的位置在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系內肉眼可見的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經被人類發現了。16世紀後日心說取代了地心說,人類了解到地球本身也是一顆行星。望遠鏡被發明和萬有引力被發現後,人類又發現了天王星、海王星,冥王星(目前已被降級為矮行星)還有為數不少的小行星。20世紀末人類在太陽系外的恆星系統中也發現了行星,截至2007年7月,已有二百四十二顆太陽系外的行星被確定。
在2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行星第26屆國際天文聯會上,表決了該會第5、6號共四份決議草案,分別把行星同時符合以下三點:
1、圍繞於恆星運轉(即公轉)
2、有足夠大的質量來克服固體應力,以達到流體靜力平衡的形狀(即近於球形)
3、已清空其軌道附近區域(即是該區域內最大天體,即以其自身引力把軌道兩側附近的小天體“吸引”成為自己的衛星)
搜尋方法
由於用天文儀器搜尋太陽系外行星的難度極大,天文學家一般採用間接的方法。下面介紹幾種主要的方法:
天體測量法(Astrometry)
天體測量法是搜尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨著時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星,則行星的重力將造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來,恆星和行星圍繞著它們共同的質心鏇轉。由於恆星的質量比行星大得多,它的運行軌道比行星小得多。
視向速度法(RadialVelocity)
視向速度法利用了恆星在行星重力的作用下在一條微小的圓形軌道上移動這個事實,目標現在是測量恆星向著地球或離開地球的運動速度。根據都卜勒效應,恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。
凌日法(TransitMethod)
凌日法脈衝星計時法(PulsarTiming)
通過觀察脈衝星的信號周期以推斷行星是否存在。一般來說,脈衝星的自轉周期,也就是它的信號周期是穩定的。如果脈衝星有一顆行星,脈衝星信號周期會發生變化。
重力微透鏡法(GravitationalMicrolensing)
用重力透鏡效應來發現行星的方法。比如行星ogle-2005-BLG-390Lb就是用這種方法發現的。
系外行星
至2006年3月,人們在其他恆星身上一共發現了184顆系外行星,不少均擁有比木星高的質量。
也有一些行星,其體積比較小,例如脈衝星PSRB1257+12、天琴座μ星、巨蟹座55及GJ436均各自擁有與地球差不多質量的小型行星,而Gliese876一顆達地球質量6至8倍的行星,可能擁有岩石結構。
一顆太陽系外行星想像圖太陽系外行星(Extrasolarplanet)是環繞其他恆星公轉的行星,長久以來,人們認為其他恆星和太陽一樣,均有行星環繞其恆星公轉,但一直未能證實。直至1992年PSRB1257+12被證實以來,至今已有百多個太陽系外行星被發現。這些發現增加了對外星人存在與否的問題提出了支持的觀點。
現時在其他恆星發現的行星大多是類似木星的氣體行星,有的質量甚至比木星還要大。質量較小的行星有脈衝星PSRB1257+12的三顆與類地行星相若的天體,以及位於天壇座μ星的一顆有14個地球質量的行星。
也有一種行星,沒有圍繞特定的恆星公轉,它們像是宇宙的流浪客,稱為星際行星(Interstellarplanet)。現時人們並沒有發現任何此類行星,只能靠使用電腦模擬來推測。
一顆太陽系外行星想像圖現時人類的科技僅能偵測質量較大、公轉周期較短的行星。但隨著科技的進步,更強的望遠鏡得以建造,在未來可望能發現更多質量較小及公轉周期較長的行星。
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