另一个“太阳系”:开普勒-90
天文学家怎么也没想到,有一天竟然在宇宙中发现了第二个“太阳系”!
2013年,天文学家宣布他们在开普勒的数据中,发现了一个有着七颗行星的特殊行星系统——开普勒-90(Kepler-90 / KOI-351)。2017年,在机器学习算法的帮助下,人们在这里又找到了另外一颗行星,凑够了八大行星。至此,开普勒-90成为了除太阳外,目前已知拥有行星最多的恒星。
开普勒-90位于天龙座,距离地球2500光年。

除了也拥有八颗行星外,作为一颗恒星,开普勒-90和太阳也十分相似。从分类上看,开普勒-90属于F型恒星,非常接近太阳这种G型恒星(其实它处于F/G光谱型的过渡区域,有些资料中归为F型,有些资料中归为G型)。它的质量和半径都只有太阳的1.2倍,表面温度也和太阳接近,都是6000开尔文左右。不过年龄方面,开普勒-90要比太阳更年长一些,目前大概已经58亿岁了。可以说,这是一颗个头稍大、亮度稍亮的“老太阳”。
说明:网上很多资料写的“20亿岁”,这个数字更多来源早期开普勒任务数据的初步分析。在任务初期,对大量候选体进行快速筛选时,可能会采用较为简化的恒星模型或默认假设来估算基本参数,包括年龄。因此网上很多资料,包括中文wiki里写的也是“2Gyr(20亿年)”。在结合多种分析方法情况下,目前不少观点认为Kepler-90系统应该比太阳系更古老,许多分析倾向于支持其年龄大于40亿年,包括英文wiki中写的也是“5.8Gyr(58亿年)”。
这颗“老太阳”身边虽然也有八颗行星,但是这八颗行星和太阳系的八大行星有着很大不同。太阳系里的行星分布整体来说比较散。地球到太阳的距离被称为1个天文单位,最靠内的水星到太阳不到半个天文单位,而最外面的海王星,它离太阳可以超过30个天文单位,可以看到,差距非常大。但是开普勒-90的行星呢,它的八颗行星竟然全都挤在1个天文单位内。

最靠内的是开普勒-90b,这是一颗4.3倍地球质量的岩质行星,半径是地球的1.3倍。由于离恒星最近(仅0.07个天文单位),它的公转周期只有短短7天。紧挨着它的是第二颗行星——开普勒-90c,距离恒星0.09个天文单位,公转周期也只有短短8.7天。这颗行星比开普勒-90b稍大一些,半径是地球的1.45倍,质量是地球的6.5倍。这两颗行星由于紧挨恒星,它们接收到的恒星辐射量大得惊人。同时,在巨大的潮汐作用下,这两颗行星很可能已经被潮汐锁定。它俩的表面,一边是常年几百度的炼狱,一边是无尽的黑夜与寒冷。
再往外走,是第三颗行星——开普勒-90i,这颗行星是最后被发现的那颗。这是一颗4.5倍地球质量、1.32倍地球半径的岩质行星,距离恒星0.1个天文单位,虽然比之前两颗稍远了一点,但是它的表面依然处于炙烤模式。
这三颗最内侧的行星,体积和地球差不太多,通常被归为“超级地球”范畴。虽然叫超级地球,但是它们的环境跟地球没有任何相似之处,反而更接近太阳系的水星和金星,只是比水星和金星更加极端。
再往外的“d、e、f”这三颗行星,个头开始大一些了,半径都达到了2点几倍地球半径,质量在7倍地球质量左右,它们被归为“迷你海王星”。迷你海王星在系外行星里非常常见,但是我们太阳系里却没有这类行星。由于个头比较大,这类行星通常覆盖着厚厚的大气层。加上它们距离恒星也不算太远(不到半个天文单位),这就导致它们表面存在着强烈的温室效应。所以,这三颗行星的表面同样是高温炼狱,而且由于巨大的气压,它们的情况可能比那三颗超级地球更加恶劣和复杂。
最后最外侧的两颗行星,开普勒-90g和开普勒-90h,这两颗行星个头就更大了。开普勒-90g大约是15倍地球质量、7.7倍地球半径;开普勒-90h更是超过了200倍地球质量、11倍地球半径,已经是妥妥的气态巨行星了。最有意思的是最外侧这个开普勒-90h,它距离恒星1.01个天文单位,几乎和地球到太阳一模一样。公转周期331天,和地球的365天也非常接近。
然而,位置一样并不意味着环境一样。在太阳系里,地球这个位置正好处于宜居带内,行星表面接收到的恒星辐射不多也不少,刚好可以让液态水稳定存在。考虑到开普勒-90的温度和光度都比太阳稍高,所以它的宜居带实际上要比太阳的宜居带更远一些。这样一来,虽然开普勒-90h处在1个天文单位的位置,但在该系统里,这个位置依然过于靠内。更重要的是,开普勒-90h是一颗气态巨行星,它没有像地球那样的固体表面。在巨大的气压和高温下,这种行星上是不可能孕育出我们熟悉的碳基生命的。
不过希望也不是完全没有,毕竟这么大的行星有几颗卫星再正常不过了吧。这些卫星很多都是由岩石和冰组成的,如果开普勒-90h拥有一颗体积足够大的岩质卫星,如果这颗卫星再有着合适的大气层,那么这颗卫星表面维持液态水存在将不是问题。考虑到开普勒-90已经58亿岁,假如这些卫星有着和地球相似的生命演化过程,那么它上面的生命将比地球多演化十多亿年。所以,它上面的生命(如果有的话),不知道已经进化到何种程度了呢?
[1] J. Cabrera, Sz. Csizmadia, et al. THE PLANETARY SYSTEM TO KIC 11442793: A COMPACT ANALOGUE TO THE SOLAR SYSTEM. The Astrophysical Journal. 781(1). 18. (2014)
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