太阳系以外的”怪异行星“宇宙的想象力远比人类大脑丰富

法国和瑞士天文学家曾宣布，运用欧洲南方天文台先进的搜索设备，他们在太阳系以外距地球42光年的类太阳HD 40307恒星周围发现了3颗“超级地球”，它们的质量分别为地球质量的4.2、6.7和9.4倍，公转周期分别为4.3、9.6和20.4个地球日。至此，科学家已经发现了超过270颗左右的太阳系以外的行星。

那么，这些太阳系以外的行星都是一些什么样的行星？其上面是否可能存在生命？如果你打算去探索遥远的其他“太阳系”，那么请做好惊讶的准备——在那儿，大部分行星与我们知道的完全不同。

瑞士日内瓦天文台的达芙妮·乌德莉和她的天文学家同事曾经以为自己已经很了解行星，因此20世纪90年代当他们开始在太阳系之外寻找围绕恒星运动的陌生行星时，他们认为一定会找到其他的“地球”以及和地球的“兄弟姊妹”相似的行星：比如，距离母恒星遥远而寒冷的另一个“木星”和另一个“海王星”；或者靠近母恒星，由岩石形成的酷热的另一个“水星”。

然而，乌德莉等天文学家的推测并不正确。毫无疑问，迄今为止已经找到的太阳系以外的行星中有些的确跟木星一样大，甚至更大。但是，这些“木星”不像太阳系中的木星那样安安静静地在远离母星（地球的母星是太阳）的轨道上围绕母星运行，而是非常近距离地、发了狂似地围着母星高速飞转，因此这些“木星”沐浴在地狱一般的极强光热中。

更奇怪的是，其中有些行星并不是围绕着像太阳一样的恒星运行，而是环绕中子星运行。中子星是恒星的残骸，体积比冥王星还小得多。

这些发现让天文学家感到惊奇：是谁制定了如此不同于太阳系的规则？“太阳系研究是一门古老的科学，我们本以为自己已经了解了一切，”乌德莉说，“而现在我们才认识到一切皆有可能。”

随着超过270颗左右的太阳系以外的行星被编入目录，一个新的探索时代开始了。在不断探索并发现新的太阳系以外的行星的同时，天文学家还开始了对这些行星的环境的探索。他们在其中一些行星的大气中发现了水，在一些行星上测到了极高的温度，而在另一些行星上测到了暗示存在咆啸的狂风的迹象。

2017年6月，“行星猎人”与理论家们曾齐聚希腊桑托里尼岛上，一起思索他们发现的奇异“太阳系”。以下，就是他们花费大量时间找到的奇异的行星世界。

温暖有风的夜晚

2017年5月，天文学家发布了第一个太阳系以外行星的天气预报。虽然还相当粗糙，但它暗示了在这个木星一般的巨行星上的狂野天气。

这个被称为“HD 189733b”的行星很早就被发现了。

从地球上看，它从自己围绕的母恒星前经过，然后消失在其背后，公转周期仅相当于2.2个地球日。与大多数很靠近母恒星的行星一样，HD 189733b有一面总是对着恒星，所以这一面是永久的白天，而另一面则是永久的黑夜。当HD 189733b出现在母恒星前面时，它那相对凉爽、黑暗的一面就对着我们；而只有在它消失于恒星后面之前那一刻，我们才能够看到它炎热、明亮的那一面。

为了绘制这颗巨大的气体行星的温度图，哈佛大学的希瑟·努特森和她的团队使用“斯皮策”

空间望远镜连续观测了它33小时。当HD 189733b沿着轨道移动时，“斯皮策”接收到的红外亮度也随之改变，这显示出了HD 189733b的云顶温度。在它永远是白天的那一面，温度竟然高达940℃；甚至在永远是黑夜的另一面，温度也达到700℃。努特森及其同事认为，这是因为这颗行星上强大的风将热气传播到了整个星球上。

电脑模拟显示，HD 189733b上面的风速大于每小时10000千米——这是地球上海平面声速的8倍。“这简直超过了我们的想象，”努特森说，“比喷气式飞机的速度还快得多。”

2017年7月，在这颗行星上又有了惊人的发现：天文学家根据“斯皮策”对HD 189733b的观测记录发现，在这颗太阳系以外的行星大气中竟然存在水。至于为何在如此高温的行星上也能存在水，现在还是一个谜。

行星质量 1.15倍木星质量

公转周期 2.2个地球日

与地球距离63光年

母星质量 0.82倍太阳质量

所在星座 狐狸座

有史以来最大的行星

一种神秘的不适——无节制的肥胖影响到了很多太阳系以外的行星。2017年早些时候，天文学家发现了有史以来最膨胀的世界：一个质量比木星小、体积却是木星5倍的行星。它的平均密度比酒瓶的软木塞还小，可以想象它能像海滨气球一样浮在水面上。

由洛威尔天文台的乔治·曼度肖夫领导的团队，在一项名为“穿越大西洋行星调查”（简称TrES）的项目中发现了这个过于肥胖的行星——TrES-4。

在此项目中，他们使用了在加那利群岛、亚利桑那州和加利福尼亚州安装的由小型自动望远镜组成的观测网络。当行星运行到恒星前面时，会遮挡一些恒星发出的光，使恒星略微变暗，而这正是曼度肖夫及其同事寻找的目标。

1400光年之外的恒星的定期光变，显示出TrES-4行星的存在，它的公转周期仅为3.5个地球日。科学家使用在夏威夷和亚利桑那州的大型天文望远镜对它进行了持续观测，结果发现它的质量只有0.84倍木星质量。然而，母恒星光线变暗的程度显示TrES-4的直径竟然达到木星的1.7倍。

天文学家计算出，TrES-4的平均密度只有每立方厘米约0.2克，跟香脂木的密度相同，大大低于水的密度。曼度肖夫说：“因为TrES-4对自己上层大气的引力相对较小，所以有些大气就可能逃逸，就像彗星的尾巴一样。”

TrES-4是直到现在为止天文学家发现的密度最低的行星，不过他们也发现了其他一些膨胀的行星，它们膨胀的原因目前还不清楚，可能与它们距离母恒星太近，温度很高，导致它们膨胀有关。例如，TrES-4距离母恒星只有720万千米，它的表面温度高达1300℃。

然而，就算把热量这个因素计算在内，TrES-4的个头也比理论预计值大很多。“我们还不知道它为什么会如此肿胀。”曼度肖夫说。一种可能性是内部热量使此类行星膨胀。它们的氢和氦可能是分离的，其中较重的氦沉降入行星核中，这一收缩过程可能会以热量的方式释放引力能。可是，现在仍不清楚为什么这种过程可以发生在某些巨大的行星上，而在其他行星上却不能。

曼度肖夫预计TrES-4的日子不多了，因为其母恒星核心的氢燃料即将燃烧完，在10亿年之内，母恒星将变成一颗红巨星，届时TrES-4将被红巨星吞噬，这就是它的宿命。

行星质量 0.84倍木星质量

公转周期 3.55个地球日

与地球距离1400光年

母恒星质量1.22倍太阳质量

所在星座 武仙座

疯狂的彗星

对于无所畏惧的过山车爱好者来说，这里也许是他们的理想之地。行星HD 80606b每4个月环绕它的母恒星运行一周，但“环绕”对这个行星来说不是一个恰当的词——这个质量几乎是4倍木星质量的巨大行星，在它所在的恒星-行星系统里狂野地摆动，就像一个疯狂的、个头太大的彗星一样。

HD 80606b的公转轨道几乎与哈雷彗星的轨道一样细长，它与母恒星的距离最远时几乎达到地日距离，最近时却只有地日距离的3%。

HD 80606b是一颗气态巨行星，所以你不能站立在它的表面上；但假若你能够飘浮在它的大气中并随它一起向母恒星疾驰，你就会在短短几天时间里看到它的母恒星由太阳一般大小急剧变大到太阳的900倍。

“这真令人恐惧。”乌德莉说。她估计当这颗行星向它的母恒星飞过去时，行星表面温度将由100℃升高到1700℃，行星甚至可以喷射出像彗星一样的尾巴。

HD 80606b之所以会有一个过度细长的轨道，原因在于一个遥远的伴星对它的吸引。天文学家发现，总的来说，有很多太阳系以外的行星轨道都比太阳系内的行星轨道扁长得多。

这使他们感到很困惑。“我们以为，既然行星形成于尘埃圆盘，它们的轨道就应该是圆形的，”乌德莉说。“但是，大自然比我们想象的更加令人惊讶。”2017年11月，HD 80606b在飞向其母恒星时，“斯皮策”观测到了这场宇宙中的烟花表演。

行星质量3.9倍木星质量

公转周期112个地球日

与地球距离 190光年

母恒星质量 0.9倍太阳质量

所在星座大熊座

比恒星还热的行星

有一个太阳系以外的行星让天文学家惊诧不已，它就是HD 149026b。

这个行星早在2005年就被发现了，它有着不同寻常的高密度和极重的核心。而关于它的最新、最惊人的消息是，这个巨大气态行星热得令人难以置信——比某些恒星的表面还热。

HD 149026b比土星小一点，然而密度却大得多。它的核心由重元素挤压而成，质量相当于70个地球质量。天文学家特拉维斯·巴曼在位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛威尔天文台模拟了这个行星的大气层。他说：“从它的核心质量和半径之比来看，它的独特简直堪称鹤立鸡群。这真是太罕见了。”

2017年5月，“斯皮策”的观测结果显示，HD 149026b永久白昼的那一面的温度约为2000℃，使之成为迄今已知的最热的行星，天文学家们对此非常惊讶，这个温度超过了他们的想象。

为什么HD 149026b这么热？主要原因是它离母恒星太近，而且它的表面可能是深色的，所以吸收了很多热量。

假如它的大气中也充满了黑色尘埃，那么就会将热量保持在行星大气中。另一个原因，可能是只有很少的热量能够从白昼那一面传导到黑夜那一面。巴曼推测，HD 149026b的黑夜那一面可能比白昼那一面的温度低很多。

天文学家至今仍不清楚HD 149026b的温度如此高的确切原因。为什么在有些行星上风能够有效地将热能传播开来，而在另一些行星上却不能？在未来一段时间里，“斯皮策”将对HD 149026b进行不同波长的观测。也许再过一年，天文学家就会对这颗行星有更多的了解。不过，要想了解透彻，需要更近距离的观测，这恐怕还要等10多年以上。

行星质量 0.36倍木星质量

公转周期 2.88个地球日

恒星质量 1.3倍太阳质量

所在星系 武仙座

适宜居住的行星

早在2015年4月，天文学家宣布，发现了一颗不同寻常的太阳系以外的行星。但这颗行星旋即又被宣布为实际上没有什么不同寻常之处。这是怎么一回事呢？

它是在太阳系以外发现的与地球最相似的行星之一。它可能是一颗适合居住的岩石行星，表面平均温度为20℃左右，很宜人。这颗行星是乌德莉等人使用位于智利拉希拉的欧洲南方天文台的3.6米直径天文望远镜发现的。乌德莉当时说：“这是我们迄今发现的最小、最轻的行星。它与母恒星的距离也很合适，因此在它的表面可能有液态水存在。”

当时，乌德莉的团队正在观测一颗名叫“格里斯 581”的正在变暗的红矮星，此前已知它有一颗类似海王星的气态巨行星。根据母恒星的微小摆动，乌德莉等人发现它还有两颗行星。其中一颗的质量约为8倍地球质量，公转周期为84个地球日。另一颗约为5倍地球质量，使它成为截至当时发现的围绕一颗正常恒星运行的最小的太阳系以外的行星。

假如这颗“最小的行星”也像地球一样有很多岩石，就应该比地球的直径大一半。

乌德莉等人是在简单地假设这颗行星也像地球或金星那样反射掉部分恒星的光后得出它的“宜人”温度的。然而，德国波茨坦气候影响研究学院的沃纳·冯·布劳等人对这颗“超级地球”可能的资源和二氧化碳的沉降情况进行计算机模拟，得出结论：它可能被厚厚的二氧化碳所覆盖，所产生的温室效应使它的表面温度极高，因此是生命的禁区。不过，在那颗距离母恒星遥远的8倍地球质量的行星上，同样也有温室效应，而这却使它可能成为生命的天堂。

不管结果如何，“格里斯 581”引发了一场关于决定行星是否适合居住的因素的辩论，其中一些因素至今仍不清楚。

行星质量分别为16倍、5倍和8倍地球质量

公转周期分别为5.4、13和84个地球日

与地球距离 20.5光年

恒星质量0.3倍太阳质量

所在星系天平座

感受脉冲

在太阳系之外发现的第一批行星震惊了天文学家，到现在它们仍然是最怪异的行星，因为它们不是围绕着像太阳这样的恒星旋转，而是围绕着脉冲星运转。

脉冲星是巨大恒星坍塌后的残留物，密度很大，体积却很小，直径一般只有15千米。脉冲星是由超新星爆发后留下的高密度中子星内核坍缩形成的。随着中子星每6毫秒旋转一次，强大的无线电波横扫地球，天文学家因此能定期收到“嘀、嘀”的无线电波。

之所以能够发现这些行星，仅仅是因为望远镜没有修好。亚历克斯·沃尔茨坎来自美国康奈尔大学。当时他要对大片的天空进行搜索，以便寻找脉冲星，但这需要花费很长时间，而当时没有一台射电望远镜能够有这么长的“空闲时间”来“打发”。凑巧的是，当时位于波多黎各的阿雷希伯射电望远镜正在维修裂缝，这意味着它的观测范围受限，无法胜任其他许多观测任务，但对于沃尔茨坎来说，它却是再合适不过了。

1990年，在搜索过程中，沃尔茨坎发现了一颗名为PSR B1257+12的脉冲星，并且很快就注意到它的脉冲时间的变化有些奇怪。

经过测量，他推断出有3颗行星在围绕这颗脉冲星运行，使它产生了轻微的摆动。

围绕脉冲星旋转的行星？当时几乎所有的天文学家都以为在太阳系以外的第一个发现是像木星一样的行星围绕着像太阳一样的恒星（而不是脉冲星）运转。直到1994年，沃尔茨坎的发现才被证明无误。

这3颗行星的质量分别为地球质量的0.02、4.3和3.9倍，它们的实际模样取决于其构成。也许，超新星富含金属的残骸组成了围绕中子星运转的圆盘。最极端的情况是，那颗质量为3.9倍地球质量的行星由铁构成，其密度为地球的2倍，表面重力为地球的3倍。这颗行星有一个很大的、旋转着的铁质内核，所以它的磁场很强。脉冲星发射高能粒子流，速度接近光速，到达行星后会在行星大气中形成绚丽的极光，这样就使行星发光。

行星质量1.6倍月球质量，4.3和3.9倍地球质量

公转周期分别为25、66和98个地球日

与地球距离 980光年

恒星质量1.35倍太阳质量

所在星系室女座

未来的行星世界

在未来，我们还会发现怎样奇异的世界？在距离我们1.52亿光年以外的巨爵座，围绕一个四星系统运行的行星将给我们一些线索。这个四星系统由两对靠得很近的双恒星构成，两对双星在一个扁长的轨道上运行，其中一对的周围环绕着同心尘埃环，环之间的空隙可能是被一颗行星的引力清空了。如果站在这颗行星上，你将看到它的两颗橘红色母恒星在它的天空中冉冉升起，另外两颗伴星则在一旁跳华尔兹。

美国宇航局艾姆斯研究中心的杰克·李萧尔等科学家推测，恐怕还有由铅构成的超密度行星存在。与此相对应，在另一个极端，也可能有由氢构成的极轻质行星存在，它们与我们已知的行星毫不相同，而更像是悬挂在太空中的巨大云球，在距离母恒星十分遥远的轨道上环绕母星运行。甚至，还可能有行星围绕黑洞运行。

毫无疑问，太阳系以外肯定存在着一些我们从来没有想到过的世界。“我们无论如何都预言不到，”李萧尔说，“我们的预测速度实在是慢得惊人，大自然的想象力比科学家的可丰富多了。”不过，随着探测的进一步深入，更多、更奇异的太阳系以外的世界展现在我们面前无疑指日可待。其实，此前找到的太阳系以外的行星几乎都是大个头并不奇怪，因为以往的观测手段基本上只能发现大个头。但是，像地球这样的小个头肯定是存在的，只是它们仍然在等待我们去发现。科学家相信，总有一天我们会发现另一个有生命的“地球”的存在——尽管这一发现可能需要较长的时间。