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開普勒442b

天球赤道座標：星圖 19h 01m 27.98s, +39° 16′ 48.30″
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Kepler-442b[1][2][3]
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開普勒442b（左）與地球體積比較。
母恆星
母恆星 開普勒442
星座 天琴座[2]
赤經 (α) 19h 01m 27.98s
赤緯 (δ) +39° 16′ 48.30″
距離1120; 1100[2] ly (342[3] pc)
物理性質
質量(m)～2.34 M🜨
半徑(r)1.340[3] R🜨
輻射功率(F⊙)0.66[3] 🜨
溫度 (T) 260 K（−13 °C）[3] K
軌道參數
半長軸 (a) 0.40900 AU
軌道離心率 (e) 0.04 (+0.08, −0.04)[3]
公轉週期 (P) 112.30530000 d
軌道傾角 (i) 89.940°
發現
發現時間 2015[3][4]
發現者
發現方法 凌日法
發現地點 開普勒太空望遠鏡
發表論文 已發表論文
其他名稱
KOI-4742.01; Kepler-442 b; KOI-4742 b; K04742.01; WISE J190127.98+391648.2 b; KIC 4138008 b; 2MASS J19012797+3916482 b
數據庫參考
太陽系外行星
百科全書		data
SIMBADdata

開普勒442b（Kepler-442b，舊稱 KOI-4742.01），是一顆確認存在的體積與地球相近的類地球太陽系外行星，位於橙矮星開普勒442的適居帶[5]，距離地球約1,120光年（342秒差距），在天球上位於天琴座[1][2]。該行星是由開普勒太空望遠鏡以觀測行星通過母恆星盤面前，使恆星光度微幅下降的凌日法發現。美國太空總署（NASA）於2015年1月6日宣佈確認發現該行星[1]。

概要

母恆星

開普勒442是一顆橙矮星（K型主序星）質量為0.61M☉，半徑為0.59R☉，表面溫度為4129°C[6]。它的金屬豐度估計為-0.37，低於太陽的金屬豐度，表明重元素（除了氫和氦之外的所有元素）相對稀缺[7]。

橙矮星的尺寸相對較小且壽命較長，儘管沒有紅矮星的壽命長，但與太陽的100億年相比，它們可以在主序星時期停留150至300億年[8]。雖然恆星的生命週期相對於質量和光度成反比，但最小的恆星，M型主序星和低質量K型主序星還是會給生命的演化發展帶來嚴重的問題[9]。恆星剛誕生時，恆星活動會非常高，可產生大量的耀斑，並散發出充滿帶電粒子的恆星風。這一時期的持續時間取決於恆星的大小，恆星越小，持續時間會越長，紅矮星的這一時期最長約可持續30億年，像太陽這樣的G型主序星則為5億年[10]。此外，它較小的尺寸也會影響宜居帶的位置和範圍，進而影響圍繞它們運行的潛在適居行星——這些行星可能會被它們的恆星潮汐鎖定，由於流體動力學逃逸而失去大氣層，缺乏有效的磁場等等[10]。

不過，專家們一致認為，像開普勒442這樣的介於紅矮星和像太陽這樣的黃矮星之間的K型主序星，可能最適合生命存在。橙矮星更穩定，壽命更長，變化更少，並且最重要的是，它們周圍的任何潛在適居行星和地球相比都暴露在更少的紫外線輻射下，沒有顯現出紅矮星或低質量橙矮星的缺點[11]。

開普勒442系統的年齡未知，下限為27億年，上限為81億年，其中29億年為最有可能的值。作為參考，太陽系已有45.68億年的歷史[12]。

尺寸

開普勒442b的體積稍大於地球，半徑為地球的1.34倍[5]，質量的估計值為2.34M🜨，軌道週期112.3日[1][2]。實際上開普勒442b的質量和半徑（如果真的是這些預測數值的話）處於專家確定的維持生命演化發展的最佳狀態——大約2M🜨，並且可以保持與地球相似的密度[6][13]。像這樣的行星體對應的密度為5.35g/cm³，幾乎與地球的5.515g/cm³相同;它的重力將比地球的重力大30%——對於人類來說這是一個可以容忍的差異，這意味着一個大約80公斤的人位於開普勒442b的表面上時，他的體重將略高於100公斤[14]。Kepler-442b半徑比地球大34%——這與地球和火星的尺寸相差較小，火星的半徑是地球的53%[15]。

考慮到開普勒442b的質量和半徑小於HARPS-N團隊在最近的一項研究中所標記的6M🜨和1.6R🜨——這兩個值是類地行星和氣態行星的分界線，有超過60%的概率它將是像金星和地球這樣的主要由矽酸鹽和鐵組成的星球[16][17][18]。但是，位於質量較小恆星的宜居帶的系外行星往往會比地球積聚更多的水，考慮到這一點，再加上開普勒442的金屬豐度較低，以及系統的其他數據缺乏，這就表明不能排除開普勒442b是一顆海洋行星的可能性[19]

關於開普勒442b是一顆海洋行星的可能性，在宣佈發現開普勒62e和開普勒62f的會議期間，專家們公開了基於這些行星的計算機模型的模擬結果，結果表明，通常重元素更豐富的多行星系統中，靠近恆星的行星所含的重元素比距離更遠的行星會更豐富，這意味着更遠的行星有可能是海洋行星[20]。開普勒442b在開普勒442系統中的位置增加了這樣一種可能性，即存在其他尚未在較低軌道上被發現的低質量行星，使其成為第四或第五近的行星，在這種情況下，不能排除它是一顆遵循開普勒62e和開普勒62f模式的海洋行星的可能。在系統中尋找其他行星將允許應用提丟斯-波德定律來估計系統中行星的數量以及它們相對開普勒442b的位置[21]。

表面溫度

開普勒442b的軌道[22]

如果開普勒442b具有與地球相似的大氣層，那麼它的表面溫度將是-2.65 ℃，根據PHL行星宜居性溫度分類，這種情況下的開普勒442b會是一個冷行星（用來描述平均溫度在-50℃—0℃之間的潛在宜居行星的術語）。[23]儘管如此，它仍然處於開普勒442系統可居住區的內邊緣區域，雖然它的軌道半徑小於地球—為0.41天文單位，軌道週期為112天。[24][25]作為參考，PHL的HZD （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）[26]從理論上講，接近於0的行星可能比接近-1或+1的行星更適合生命。據其發現者稱，開普勒442b有96.9%的概率在其恆星的宜居帶內運行。[27]

潮汐鎖定

低質量恆星宜居帶內的行星被潮汐鎖定是很常見的，它們的自轉週期與公轉週期同步，因此面向恆星的一面始終不變[28]，鑑於此，這些行星將擁有永恆的晝半球和夜半球。對於生命來說，這將是一個潛在的問題，例子有：

  1. 在這種情況下，潮汐鎖定有可能會削弱行星的磁場，甚至使其磁場近乎或完全消失。
  2. 會導致大氣層在夜半球凍結，使晝半球過度暴露在恆星的影響下，諸如此類[29]。

大氣

地球相似指數

適居性

開普勒442b被宣佈發現時是宣稱它位於液態水可存在於該行星表面的適居帶。它因為其體積與推測表面溫度，被描述為至今所發現最類似地球的行星之一（英語：Earth analog）[1][2]。

開普勒太空望遠鏡發現、值得注意的太陽系外行星
已確認位於適居帶內的體積較小系外行星：
（開普勒62e、開普勒62f、開普勒186f、開普勒296e（英語：Kepler-296e）、開普勒296f（英語：Kepler-296f）、開普勒438b、開普勒440b、開普勒442b）
（開普勒太空望遠鏡團隊於2015年1月6日宣佈發現）[1]

與其它行星的比較

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Clavin, Whitney; Chou, Felicia; Johnson, Michele. NASA's Kepler Marks 1,000th Exoplanet Discovery, Uncovers More Small Worlds in Habitable Zones. NASA. 2015-01-06 [2015-01-06]. （原始內容存檔於2015-01-07）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Sample, Ian. Kepler 438b: Most Earth-like planet ever discovered could be home for alien life. The Guardian. 2015-01-07 [2015-01-07]. （原始內容存檔於2015-01-06）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Torres, Guillermo; Kipping, David M.; Fressin, Francois; Caldwell, Douglas A.; Twicken, Joseph D.; Ballard, Sarah; Batalha, Natalie M.; Bryson, Stephen T.; Ciardi, David R.; Henze, Christopher E.; Howell, Steve B.; Isaacson, Howard T.; Jenkins, Jon M.; Muirhead, Philip S.; Newton, Elisabeth R.; Petigura, Erik A.; Barclay, Thomas; Borucki, William J.; Crepp, Justin R.; Everett, Mark E.; Horch, Elliott P.; Howard, Andrew W.; Kolbl, Rea; Marcy, Geoffrey W.; McCauliff, Sean; Quintana, Elisa V. Validation of Twelve Small Kepler Transiting Planets in the Habitable Zone. 2015. arXiv:1501.01101 可免費查閱 [astro-ph.EP]. 
  4. ^ Staff. Planet Kepler-442 b. The Extrasolar Planets Encyclopaedia. 2015 [2015-01-11]. （原始內容存檔於2015-01-12）. 
  5. ^ 5.0 5.1 Gilster, Paul. AAS: 8 New Planets in Habitable Zone. Centauri-dreams.org. 2015-01-06 [2015-01-09]. （原始內容存檔於2015-01-09）. 
  6. ^ 6.0 6.1 PHL系外行星目錄. [2021-08-17]. 原始內容存檔於2021-08-17. 
  7. ^ NASA系外行星目錄. 
  8. ^ Cain, Fraser(2009年2月4日). 主序星. 今日宇宙. [2022年1月3日]. （原始內容存檔於2022年1月3日）. 
  9. ^ Choi, Charles(2012年2月23日). Red Dwarf Stars May Be Best Chance for Habitable Alien Planets. Space.com. [2022年1月3日]. （原始內容存檔於2022年1月3日）. 
  10. ^ 10.0 10.1 Schirber, Michael(2009年4月9日). 生命可以在紅矮星周圍繁衍生息嗎？. Space.com. [2022年1月3日]. （原始內容存檔於2022年1月3日）. 
  11. ^ Heller, René; Armstrong, John (2014). 超級適居世界. 天體生物學. [2022-01-03]. （原始內容存檔於2021-12-29）. 
  12. ^ EFE (2010年8月22日). 太陽系的起源比先前認為的早了兩百萬年. [2014-08-10]. 原始內容存檔於2014-08-10. 
  13. ^ Heller, René; Armstrong, John (2014). 超級適居世界 第6頁. [2022-01-03]. （原始內容存檔於2021-12-29）. 
  14. ^ 波多黎各大學阿雷西博分校. 行星可居住性實驗室. [2021-11-14]. 原始內容存檔於2021-11-14. 
  15. ^ Cain, Fraser(2008年12月19日). 火星與地球的比較. 今日宇宙. [2015-12-05]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  16. ^ Rogers, Leslie A. (2015). 大多數1.6地球半徑的行星都不是岩石行星. 天體物理學雜誌. [2015-03-02]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  17. ^ 哈佛-史密森天體物理中心. 新儀器揭示了其他類地行星的組成. [2015-01-15]. （原始內容存檔於2022-02-17）. 
  18. ^ Wall, Mike(2015年1月6日). 8個新發現的外星世界可能可以支持生命的存在. Space.com. [2015-01-07]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  19. ^ Choi, Charles Q.(2015年2月17日). 環繞紅矮星運行的行星可能可以在生命週期內維持濕潤. Space.com. [2015-02-17]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  20. ^ Wall, Mike(2013年4月18日). What Might Alien Life Look Like on New 'Water World' Planets?. Space.com. [2013-04-19]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  21. ^ Lam, Anson(2014年5月19日). 在系外行星上測試提丟斯-波德定律. astrobites. [2014-05-19]. （原始內容存檔於2022-01-04）. 
  22. ^ https://web.archive.org/web/20120108040818/http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/results
  23. ^ https://web.archive.org/web/20190521010035/http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data/database
  24. ^ https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/overview/Kepler-442%20b#planet_Kepler-442-b_collapsible
  25. ^ https://web.archive.org/web/20180930101624/http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog/data
  26. ^ https://web.archive.org/web/20190511175031/http://phl.upr.edu/library/notes/habitablezonesdistancehzdahabitabilitymetricforexoplanets
  27. ^ 存档副本. [2022-09-12]. （原始內容存檔於2022-10-24）. 
  28. ^ Walker, Lindsey N. (2014年6月11日). Red dwarf planets face hostile space weather within habitable zone. [2023-01-15]. （原始內容存檔於2023-01-15）. 
  29. ^ Redd, Nola T. (2011年12月8日). Tidal locking could render habitable planets inhospitable. [2023-01-15]. （原始內容存檔於2023-01-15）. 

外部連結

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