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罕見「超級地球」!Kepler-725c軌道特殊 僅部分時間位於宜居帶

天文學家在距離地球2472光年外,發現一顆質量約地球10倍的「超級地球」Kepler-725c。最特別的是,這顆系外行星擁有極端橢圓軌道,導致它僅在部分公轉週期位於恆星周圍的宜居帶內,氣候條件可能劇烈變化。

這項發現最令人驚奇之處在於,科學家並非直接觀測到這顆行星,而是透過「凌日時間變異法」(Transit Timing Variations, TTVs)間接推斷其存在。研究團隊分析同一星系中氣體巨星Kepler-725b的軌道異常後,成功計算出這顆隱藏行星的質量與軌道引數。

凌日法是目前發現系外行星的主要方法之一,當行星從恆星前方透過時,會造成恆星亮度微小下降。NASA的克卜勒太空望遠鏡就是運用此法,已確認超過3300顆系外行星。不過這種方法有其限制,較容易發現軌道週期短的近距離行星,且需要精確的軌道平面對齊。

TTV技術則突破這些限制。當我們觀察到某顆行星的凌日時間出現提前或延遲,通常表示有其他看不見的行星正在透過引力影響它。雖然無法直接觀測這些「隱藏行星」,但透過分析TTV的規模與頻率,科學家仍能推算出它們的質量與軌道週期。

由中國科學院雲南天文臺孫磊磊博士領導的研究團隊發現,Kepler-725c質量約為地球10倍,屬於超級地球類別。這類行星在太陽系中並不存在,科學家對其特性仍充滿疑問:它們是否擁有濃厚大氣層?能否維持板塊運動?較高的表面重力如何影響生命演化?

更引人注目的是Kepler-725c的軌道特性。其軌道離心率高達0.44(地球僅0.0167),形成明顯的橢圓形。這導致它與恆星的距離大幅變化,雖然平均接收的熱量是地球的1.4倍,但實際上有時更多、有時更少。這種軌道特徵使得行星僅在部分時間位於宜居帶內,可能造成極端氣候變化。

孫磊磊博士表示:「這項發現證明TTV技術在偵測類太陽恆星宜居帶內低質量行星方面的潛力。」雖然無法用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡直接研究Kepler-725c的大氣層,但預計2026年發射的歐洲太空總署PLATO任務,將能透過TTV發現更多類似天體。

這項研究成果已發表於6月3日的《自然天文學》期刊,為系外行星研究開闢新途徑,也讓科學家有機會探討行星在進出宜居帶時,可能存在的生命形式如何適應極端環境變化。