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最理工科的星球,π星球,每3.14天公转一周

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发表于 2021-1-20 16:06:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
调查者发现宇宙中一个有趣的巧合。通过旧的开普勒望远镜数据,他们找到了一个地球大小的系外行星,该行星的公转周期正好等于π,也就是3.14天。

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K2-315b行星的概念图,其公转周期为3.14地球日,正好等于圆周率π。图片来自 Image via NASA Ames/ JPL-Caltech/ T. Pyle/ Christine Daniloff/MIT.
如果你正好同时喜欢地外行星和数学,那你也会对它感兴趣。
近几年科学家在一些较远的恒星周围发现了大量围绕其公转的地球大小星球。 现在MIT的科学家们公布了一个行星,它的公转周期正好等于圆周率,3.14地球日。

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如果你不熟悉圆周率,它是一个无理数,等于一个与圆的周长除以它的直径。
不论圆周是大还是小,这个比值永远等于π。这也使得π成为最重要的数学常数之一。这颗行星被标记为K2-315b,但是科学家们都叫它“π星”。

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在一篇新出版于2020年9月21日《天文学期刊》的经过同行审查的论文中,讨论了这颗π星。来自麻省理工的主要作者Prajwal Niraula说道:“这颗行星像机械时钟一样运动。”
联合作者Julien de Wit说道:“这些天每个人都得找一些乐子。”
发现π新行星,该行星围绕它的恒星旋转一圈所需的时间为3.14天。
事实是,自从许多像π星球这样有着极短轨道运行周期的外星球被发现,没有人提出一些令人匪夷所思的事情或像外星人等外星生物并不包含在研究中。

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π星,被命名为K2-315b行星,与地球近乎一样大,半径为地球半径的0.95倍,它同时也和金星一样大小,就像是我们附近的第二世界。但与此同时,研究表明该行星的表面温度高达350华氏度(约为177摄氏度),是极端酷热的星球,虽然其不像金星一般炙热(金星表面温度约为465℃~485℃),但仍然不宜居。
该行星围绕着一颗被命名为EPIC249631677的红矮星(或M性恒星)旋转,此红矮星温度比太阳更低,约是太阳体积的十五分之一,同时距离地球186光年(57个单位的秒差距)。π星极短的3,14天的运行周期表明此星球围绕它的恒星旋转速度迅速,约为每小时181,000英里(约为291公里)。但就算科研人学认为该行星像我们所处的地球一样多石,它与恒星极为贴近的距离和灼热的温度仍然表明它不适宜任何形式的生命居住。

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从数据库中的资料现实,K2-315b 行星在2017年使用开普勒太空望远镜被首次发现(此处应有图像)。该行星的图片由美国宇航局研究中心(NASA))提供.
科研人员Niraula表明:已经达成共识的是该星球由于表面温度过高儿而不适宜居住。K2行星在2017年持续扩张,与此同时,我们首次使用凯普特空间望远镜以数据的形式发现了此K2行星。在那时,我们将这颗星球视为预备行星,但随后经过SPECULOOS机构运用实地望远镜确定了该星为一颗行星。在此次实验中,我们在智利的Paranal天文观察台用到了四公尺长的天文望远镜以及另一架完全相同的却处于西班牙被命名为Artemis的望远镜。以上关于此行星的发现同时也说明了数据也是有效且有重要研究价值的。就像是DeWit对此次研究评价到:我们现在知道我们可以运用数据库中的数据深度探究星球,同时我们希望我们没有遗漏其余别的星球,特别是那些对于科研有重要研究价值的行星。

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浏览过去的数据,Niraula发现:当行星从我们有利的位置经过恒星时,恒星将产生20度下降。这种每3.14天重复一次的下降,表明在恒星的周围可能存在一颗行星绕其转动。为了证实这一点:研究员们需要确定一个观测凌日的最佳时间,但正如合著者,本杰明?拉克姆(Benjamin Rackham)所说:
在地面上确定一个最佳的观测夜有点棘手。是因为,即使你从K2数据中发现了3.14天这个信号,它也有可能是一个轨道的周期叠加起来的。
在智利的帕瑞纳天文台(Paranal Observatory)有4个配备1米主镜的SPECULOOS望远镜,用来观测证实外行星Pi星的存在。观测的图像可以通过ESO/维基百科看到。
Rackham开发了一种可以预测凌日时间的算法,它成功的预测了2020年2月是观测凌日的最佳时间。在此之前,研究员们共清晰的看到3次凌日现象:前两次是用SPECULOOS望远镜在北半球观测到的,第三次是在北半球的阿尔忒斯弥斯(Artemis)观测到的。

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SPECULOOS望远镜证明了Pi星的存在并不令人惊讶,因为它是用来探测褐矮星星系中适宜居住,和地球大小相当的行星的。另一位合著者Artem Burdanov说:
这些超冷矮星散布在天空中。像SPECULOOS这种在地面上进行观测的望远镜,可以帮助我们发现一个又一个超冷矮星。
科学家们将用即将来临的詹姆斯?韦伯空间望远镜(JWST)分析行星们所在的大气层,这样也将是一个发现更小行星的好机会。
这颗已被证实的行星非常适合研究类地系外行星学。虽然系外行星凌日超冷矮星为詹姆斯韦伯太空望远镜对类地系外行星进行大气研究提供了最好的机会,但像EPIC 249631677b这样在100个秒差距内绕中等质量矮星轨道运行的行星,将越来越多的为下一代天文台所用。


麻省理工的Prajwal Niraula是这项新研究的主要作者。图片来自EAPS/MIT
Niraula也指出:
未来会有更多有趣的行星,正好可以用詹姆斯韦伯太空望远镜,这是一架设计用来探测外星世界大气层的望远镜。有了更好的算法,希望有一天,我们可以寻找更小的行星,甚至像火星一样小。

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虽然K2-315b的轨道与圆周率数学常数的前几位相同可能是一个有趣的巧合,但这一发现再次表明,有许多像地球一样大小的世界等待被发现。已经发现的数量在迅速增长,科学家们完全预计在未来几年还会发现更多。
总结:天文学家发现了一颗地球大小的系外行星,其轨道周期与数学常数π相匹配。
作者:Paul Scott Anderson
FY:Astronomical volunteer team
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