地外生命搜索和太阳系外的行星的发现

阐述地外生命搜索的意义，手段和现状，地外生命搜索的SETI计划及其发展，并着重介绍太阳系外的行星系统的发现，它的目的，成果以及未来。太阳系外的行星系统的发展是当代天文学最时髦的，也将是未来21世纪成果最丰富的研究领域之一，从1992年第一个确认了脉冲星PSR 1257＋12的行星系统以来，1995年确认主序星51Peg有一颗行星，至2001年5月，已经发现了60个太阳系外的行星系统，太阳系外的行星系统的发现与地外生命搜索研究是密不可分的，新的发现也提出了很多新的谜，这项研究近10年来发展很快，它的研究也促进了航天学，宇宙化学，天文生物学乃至哲学等其他学科的发展。     

首张系外行星照片起争端

11月13日,两个天文学家小组公布了利用哈勃空间望远镜首次拍摄到的太阳系以外的行星照片,照片中显示的行星状如白色斑点,除了那些视觉敏锐的专家,一般人很难分辨出来,其中有三颗属于同一行星系统,第四颗属于另外一个系统。这四颗行星中都不太可能适合人类居住,但是这些行星的发现是我们在弄清楚太阳系以外是否有类似地球行星存在以及上面是否有生命存在的道路上迈出的第一步。     

探索太阳系之外的行星(上)

太阳系是由太阳和绕它公转的地球等行星体组成的天体系统。太阳是一颗普通恒星。在太阳系之外,是否还存在环绕其它恒星转动的行星系统?是否还有存在生命乃至高度文明的行星世界呢?这是我们人类很早就思考探索的问题。本文不拟介绍地外文明探索(SETI)的问题,而谈谈近年来搜寻太阳系之外的行星的进展情况。恒星和行星是两类在性质上截然不同的天体。恒星的质量一般为太阳质量的百分之四到一百多倍,太阳属于恒     

红巨星可能为生命提供新的机会

科学家最近发现垂死的红巨星可能会使冰行星起死回生,曾经冻结的行星和卫星在它们的恒星进入生命最后、最亮阶段时可能成为生命新的滋生地。一个国际天文学家小组推测一颗行星上新生命的出现可能是在红巨星阶段,寻找太阳系外给予生命的星球应包括老恒星周围的行星。地球之所以有生命出现,一个重要的原因是它位于太阳可栖息带内。在这个范围内水能作为液态存在,而我们知道水是维持生命必不可少的。离太阳太远,水会冻结,太近,水会蒸发,一旦进入空间,就一去不复返了。虽然地球目前在可栖息带内,但太阳是     

系外行星凌星观测指南

为什么要观测凌星？ 当代天文学家对于在茫茫银河系内的千亿颗恒星周围寻找太阳系之外的行星（称“太阳系外行星”,后文简称“系外行星”）,尤其是类似地球这样可能孕育生命的星球（类地行星）有着极高的兴趣和热情。这一方面得益于人类对于探索地外生命与文明的不懈追求,另一方面对这些系外行星的探测及其物理性质的分析,对深入理解行星系统（尤其是我们所处的太阳系）的形成与演化机制也有着重要作用。     

行星环动力学

行星环动力学的研究对揭示太阳系，星系的形成和演化有重要的意义，旅行者２号的行星际探测，极大地丰富的我们对行星环的认识，给行星环动力学的研究带来了活力，文中综合在行星轴对称势，环自引力势，环粒子磁撞，卫星摄动等因素影响了行星环的研究方法法及研究进展。     

液态水与宇宙生命宜居带

所谓“生命宜居带”,指的是行星距离行星系的中心恒星远近“合适”的区域,在这一区域中,由于恒星传递给行星的热量适中,行星既不太热也不太冷。且能够确长期保存在液容水,水是生命存在的关键因素。     

宇宙信息

双星系统也许不适宜生命形成 根据美国宇航局斯皮策空间望远镜的观测数据,一项最新的研究显示紧密的双星系统也许并不是生命形成的最佳场所。“斯皮策”在三个密近绕转的双星系统周围发现了惊人的大量尘埃,天文学家认为它们可能是行星间剧烈碰撞的产物。     

太阳系外行星动力演化研究

本文简要地介绍了目前太阳系外行星系统动力演化的研究现状。我们用数值模拟方法和并从分析的角度研究了GJ 876和HD 82 943。通过分析不同的共面和非共面构型 ,我们发现所有的稳定轨道都和2 :1共振有关 ,此外我们还发现在这两个系统内存在近星点共振—对应了两个行星的近星点经度之差在1 80 0或者 0 0附近秤动。这两种机制对维持行星系统的稳定性起了重要作用。     

M型星AT Mic的X射线耀发统计研究

恒星耀发是剧烈的恒星活动过程,对恒星周围行星的大气构成和生命演化有重大影响.恒星耀发的辐射主要分布在光学和X射线波段,其中耀发时X射线波段流量可以增大数十至数百倍.M型耀星是最有可能存在类地行星的宿主恒星,因此,研究M型耀星的X射线耀发分布对寻找宜居的类地行星具有重要意义,并且也可以为即将发射的爱因斯坦探针卫星(Ein...     

行星科学与深空探测（三）——太阳系小天体研究和行星深空探测的国际现状与发展趋势

小行星与慧星研究 小行星和彗星是45亿年前太阳系形成时遗留的原始残骸,包含着太阳系早期的物理和化学信息,对研究太阳系起源和行星系统形成具有重要科学意义,同时精密确定其轨道动力学演化又是目前空间环境和地球安全方面的重要现实需求。     

M型恒星周围系外行星统计研究

M型恒星(M dwarf)是主序星中质量较小的恒星,也是银河系中数量最多的恒星类型,在其周围形成的行星通常距离主星较近,宜居带也比F、G、K型恒星更靠近主星,更有利于发现系外宜居行星.研究表明, M型恒星周围平均存在2.5颗小质量行星,约为F、 G、 K型恒星的3.5倍,但M型恒星周围巨行星的出现率(occurrence rate)则比F、 G、K型小一个量级.基于M型恒星周围发现的401颗行星的参数开展了统计研究,发现质量越大的行星平均轨道半长径越大.类地行星约占行星总数的74%,且轨道半长径均小于1 au,其中28颗行星具有潜在宜居性.根据行星质量-半径关系,在质量等于4倍地球质量(M⊕)处存在一拐点,除少数几颗行星外,大部分小于该质量的行星可能都是由约65%的硅酸盐和约35%的铁组成,大于该质量的行星半径则随质量增加而迅速增大.约60%的M型恒星周围的行星位于多行星系统且轨道分布紧密,相邻行星轨道在3:2、5:3及2:1等平运动共振位置处存在峰值. M型恒星的多行星系统形成与演化等问题对现今的行星形成理论提出了新挑战.     

太阳系外恒星行星系统的探测与研究进展

随着对外太空探索脚步的加快，人类开始对与太阳系具有相似结构的恒星行星系统越来越感兴趣，因为它们有可能也拥有智慧生命。简单介绍了目前地外恒星行星系统的探测情况，分析了现在比较常用的几种探测方法的可行性和适用范围，重点讨论了利用视向速度法得到的结果及其意义。近年来，各种探索地外行星的小卫星的升空以及探测技术的进步使得大批高质量数据获得成为可能。可以预见，在未来几年内，地外恒星行星系统的探索将会进入一个蓬勃发展阶段。     

双星系统中行星的形成及动力学

自1995年在类太阳恒星周围发现第1颗太阳系外行星(简称系外行星)以来,到目前为止发现的系外行星数目已达500多个.恒星一般诞生在双星系统中,因此在双星系统中发现行星是很自然的.目前的观测统计显示,双星系统中具有行星的恒星比例大概为17％.显然这个比例应该看成一个下限,因为很强的观测选择效应使很多行星观测计划避开了双星系统.目前发现的有行星的双星系统大都为S型,即一颗伴星围绕着里面的恒星-行星系统公转.一般S型的双星轨道间距在100 AU以上,不过目前也发现了4个S型双星轨道间距在20 AU左右.这些系统包括Gamma Cephei、GJ 86、HD41004和HD 196885.除了以上介绍的S型双星,还有一类叫P型,即行星围绕两个恒星公转.P型的双星到目前为止只发现并确认了两例.本论文将主要研究S型双星系统中的行星形成. 在第1章,我们首先概括了到目前为止有关单星和双星系统中行星的观测特征.然后,我们系统地介绍了有关行星形成的理论模型,特别是这些理论模型应用到双星系统中时需要考虑的情况变化.双星系统中,由于伴星的引力扰动,行星形成与之在单星系统中相比变得更加复杂.伴星的引力可以激发起星子的轨道,从而使得它们的碰撞速度增大到大于星子的表面逃逸速度,甚至大于使星子碎裂的极限速度.行星形成的中间(第2)阶段—从星子到行星胚胎,因此变得问题重重和扑朔迷离.我们接下来的内容将主要集中在这个问题很多的中间阶段,看星子能否以及如何顺利通过这个阶段.     

系外行星系统中潮汐和共振的动力学研究

<正>近年来,行星形成理论与行星系统动力学已经成为天文学研究的一个重要领域.随着系外行星探测的不断深入,各种与太阳系相比特征迥异的系外行星系统被发现.大批离恒星极近的行星被发现,它们的周期只有几天,从而会受到强烈的潮汐耗散作用.很多多行星系统中相邻行星的周期比都接近简单整数比,这预示着它们很可能处在平运动共振.行星的轨道面与恒星的赤道面夹角的范围也从太阳系内的行星的(?)7°扩展到0°~180°的整个有效范围,出现了不少逆行的热木星.这些新现象在挑战传统的行星形成理论与行星系统动力学的同时,也为其进一步的完善和发展提供了前所未有的机遇.本文将基于最新的观测数据和统计特征,从行星系统动力学角度出发,将潮汐作用与诸共振相结合,研究行星演化过程中的不同构型.     

太阳系外行星系统构型的形成与动力学

自从Maryor和Queloz于1995年在51Pegb周围发现了第1颗主序恒星系统内的行星以来,人类已经利用越来越精密的探测方法获得了更多的太阳系外行星系统的信息.截至2010年3月,人类已经探测到了431颗太阳系外行星,其中包含了45个多行星系统.从统计结果来看,系外行星系统的构型以及行星的特点与太阳系存在很多差异.研究这些系统的形成过程可以对太阳系的形成有更深刻的理解,并将推进行星系统形成理论的发展.     

火星任务——火星人脸述说的上古往事

火星,是地球的近邻,也被认为是太阳系里各方面最像地球的行星。火星表面在远古时代曾有过大水,其自然条件也并不是太恶劣（想想地球上还有生活在火山口的厌氧喜硫磺的微生物呢）。按理说是完全有可能进化出生命的。但是,现在的火星。却完全是一片荒凉的不毛之地。那么,火星在历史上是否曾经存在过生命？这一直是科学家们很感兴趣的话题。人类一直以来的火星探索。一个很重要的目的就是搞清楚火星的生命之谜。自然,这样一个话题性的行星也会是太空类科幻片的常见题材。这次,就给大家推荐一部以火星探索为题材的经典影片——《火星任务》。     

地球会永远处于宜居带内吗?

什么是家居带?要解答这一问题,首先必须说明什么是宜居带。行星上存在生命应具备几个必要条件:有液态水、生命新陈代谢或复制所需的化学元素、可用的能源和生物体延续生存足够稳定的环境。其中,由于液态水是生命活动不可或缺的物质,液态水的存在也意味着有相当温和的气候环境,所以液态水是生命存在的一个最关键的必要条件。尽管地外生命可能与地球上的生命形式很不一样,但是,许多科学家仍然相信,液态水是整个宇宙中生命的基本成分。     

Vega碎片盘的结构特性研究

Vega的碎片盘在早期的观测中出现特殊结构,这可能是其内部存在潜在的高偏心率行星导致的.但是,近期对Vega的多波段高分辨率观测显示,Vega的碎片盘是一个平滑的盘结构,这虽然不能否定其内部存在行星的假说,但是对其中潜在行星的某些轨道参数提供了限制条件.使用数值模拟的方法对Vega系统的碎片盘和可能存在的行星进行模拟.模拟中碎片盘位于80～120 AU,盘中尘埃尺寸为10～100 μm,轨道偏心率与倾角都非常小.通过多组计算的结果发现,如果Vega系统中不存在行星,那么其碎片盘演化结果与最新的观测结果吻合得较好;如果存在行星,且行星偏心率较大(比如e=0.6)时,那么行星的轨道半长径不能大于60 AU,否则碎片盘会在行星的影响下产生明显的聚集现象.行星与碎片盘的2:1平运动共振是导致碎片盘产生结构的主要原因.     

送给外星人的珍贵礼物

生命出现是天体演化的必然结果15世纪时,欧洲的文艺复兴运动引起了人们宇宙观的大革命。哥白尼学说的主要传播者之一,意大利思想家布鲁诺毫不含糊地宣扬日心说并且提及”外星人”是否存在问题,他这样写到：“（宇宙中）存在着无数的太阳,存在着无数绕自己太阳运转的地球,就像我们的七个行星绕着我们的太阳运转似的……。在这些世界上居住着各种生物。”