在NASA早期的开普勒数据中发现了地球大小的宜居带行星

开普勒-1649c围绕其宿主红矮星运行的图片。这颗新发现的系外行星位于其恒星的宜居带，是迄今为止开普勒数据中发现的与地球体积和温度最接近的系外行星。
来源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

一支跨大西洋的科学家小组利用来自NASA开普勒太空望远镜的重新分析数据，发现了一颗地球大小的系外行星在其恒星的宜居带(可居住带)内运行。宜居带是一颗恒星周围的区域，岩石行星可能在那里存在液态水。

这颗行星被称为开普勒-1649c，是科学家在查阅开普勒望远镜的旧观测资料时发现的。开普勒望远镜于2018年退役。虽然之前用计算机算法进行的搜索没有识别出这颗行星，但研究人员在查阅开普勒的数据时，再次查看了这颗行星的特征，在开普勒发现的所有系外行星中，这个距离地球300光年的遥远星球在大小和估计温度上与地球最为相似。

地球和Kepler-1649c的比较，Kepler-1649c是一颗仅为地球半径1.06倍的系外行星。
来源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

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这个新发现的世界只比我们的星球大1.06倍。此外，它从它的主恒星接收到的星光量是地球从太阳接收到的光量的75%——这意味着这颗系外行星的温度也可能与我们的行星相似。但与地球不同的是，它围绕着一颗红矮星运行。尽管在该系统中没有观测到这种恒星，但这类恒星以恒星爆发而闻名，这可能会使一个行星的环境对任何潜在的生命构成挑战。

“这个有趣而遥远的世界给了我们更大的希望，那就是第二个地球就在恒星之间，等着被发现，”位于华盛顿的美国宇航局科学任务理事会的副局长托马斯·祖布臣说。“科学界每年都在改进其寻找有希望行星的能力，开普勒和凌日系外行星勘测卫星(TESS)等任务收集的数据将继续产生惊人的发现。”

关于开普勒-1649c还有很多未知的东西，包括它的大气层，这可能会影响行星的温度。目前对行星大小的计算存在很大的误差，在研究如此遥远的天体时，天文学的所有数值都存在很大的误差。围绕红矮星运行的岩石行星具有特殊的天体生物学意义。然而，天体生物学家需要更多关于这颗行星的信息，以确定它是否有可能存在我们所知道的生命。但是根据已知的情况，开普勒1649c尤其吸引那些寻找可能具有适宜居住条件的科学家。

据估计，还有其他一些系外行星在体积上更接近地球，如TRAPPIST-1f和Teegarden c。其他一些系外行星在温度上可能更接近地球，如TRAPPIST-1d和TOI 700d。但是没有其他的系外行星在这两个数值上都被认为更接近地球，而且也位于其系统的宜居带。

“在我们发现的所有被错误标记的行星中，这颗行星尤其令人兴奋——不仅因为它位于宜居带和类似地球大小，还因为它可能与这颗邻近的行星发生相互作用，”德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员安德鲁·范德堡(Andrew Vanderburg)说，他是今天发表在《天体物理学杂志快报》(Astrophysical Journal Letters)上的那篇论文的第一作者。“如果我们没有手工检查算法的工作，我们就会错过它。”

开普勒1649c绕着它的小矮红星运行的如此紧密，以致开普勒1649c上的一年仅相当于19.5地球日。该系统还有另一颗大小相同的岩石行星，但它围绕恒星的轨道距离大约是开普勒-1649c的一半，类似于金星围绕太阳的轨道距离大约是地球的一半。红矮星是银河系中最常见的恒星，这意味着像这样的行星可能比我们以前认为的更普遍。

寻找假阳性

此前，参与开普勒任务的科学家开发了一种名为Robovetter的算法，以帮助对开普勒太空望远镜产生的大量数据进行分类。开普勒太空望远镜由位于加州硅谷的美国国家航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心(Ames Research Center)管理。开普勒用凌日法寻找行星，盯住恒星，寻找行星经过它们的恒星前时亮度的变化。

但大多数时候，这些下降来自于行星以外的现象，比如恒星自身的亮度也会自然变化，而且其他宇宙天体的经过也会影响望远镜观察到的亮度。Robovetter算法的工作就是识别出真正的行星，一般来说具有12%亮度波动凹陷的才是真正的行星。其他原因导致天体亮度下降，Robovetter就将其标记为“假阳性”，这个术语指的是被错误地归类为阳性的测试结果。

由于有大量复杂的信号，天文学家知道这个算法可能会出错，需要反复检查——这对开普勒假阳性工作组来说是一项完美的工作。该团队审查了Robovetter的工作，检查了所有的误报，以确保它们是真正的恒星，而不是系外行星，从而确保更少的潜在发现被忽略。事实证明，Robovetter把开普勒-1649c的标签贴错了。

尽管科学家们正在努力进一步自动化分析过程，以尽可能从任何给定的数据集中获得最大的科学价值，但这一发现显示了双重检查自动化工作的价值。甚至在开普勒停止从原来的开普勒场(2009年到2013年它观测的一小块天空)收集数据6年后，在继续研究更多的区域之前，这种严格的分析发现了迄今为止发现的最独特的地球类似物之一。

这张艺术概念图展示了Kepler-1649c表面的样子
来源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

可能的第三颗行星

开普勒-1649c不仅是与地球在大小和从其恒星获得的能量方面最匹配的行星之一，而且它提供了对其主星系的全新看法。系统中的外行星每九次绕主恒星运行，内行星就几乎精确地绕主恒星运行四次。它们的轨道符合如此稳定的比例，这一事实表明，这个系统本身非常稳定，很可能会存在很长一段时间。

近乎完美的周期比通常是由一种叫做轨道共振的现象引起的，但在行星系统中，九比四的比例是比较独特的。共振通常以诸如二比一或三比二之类的比率的形式出现。尽管未经证实，但这个比例的罕见可能暗示着中间行星的存在，内行星和外行星同步旋转，从而形成一对三对二的共振。

研究小组寻找了这样一个神秘的第三颗行星的证据，但没有得到任何结果。然而，这可能是因为这颗行星太小而无法观测到，或者由于轨道倾斜而无法用开普勒的凌日法观测到。

无论如何，这个系统提供了另一个在红矮星的宜居带的地球大小的行星的例子。这些小而暗的恒星需要行星的轨道非常靠近那个区域——不太热也不太冷——因为我们知道生命有可能存在。虽然这个例子只是众多例子中的一个，但越来越多的证据表明，这样的行星在红矮星周围很常见。

“获得的数据越多，我们看到的迹象越多，表明这种恒星周围普遍存在潜在可居住和系地球大小的系外行星。”范德堡说，“我们的星系周围几乎到处都是红矮星，而这些小的、可能适宜人类居住的岩石行星环绕着它们，它们中的任何一个与我们的地球相差无几的可能性就会更大。”

开普勒和TESS等多学科的发现有助于天体生物学领域的研究，这是一项跨学科的研究，目的是了解遥远世界的各种变量和环境条件是如何孕育我们所知的生命的，或者任何其他生命形式。

NASA将在4月17日美国东部时间下午2点到3点30分在Reddit上进行“Ask Me Anything”活动。如欲参加，请访问：

https://www.reddit.com/r/space/

有关开普勒及其发现的更多信息，请访问：

https://www.nasa.gov/kepler

参考来源：

https://www.nasa.gov/press-release/earth-size-habitable-zone-planet-found-hidden-in-early-nasa-kepler-data