宇宙地球人类三篇

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第105章 巨蟹座55

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巨蟹座55(55 cancri),中文名轩辕增十九或轩辕增廿,是位于巨蟹座的双星系统,距地球约41光年,由黄矮星巨蟹座55A和红矮星巨蟹座55b组成。两星相距1065 AU,通过引力作用保持共同运动。巨蟹座55A光谱类型为G8V,质量与半径略小于太阳,金属含量达太阳的186%,被归类为超富金属恒星,年龄约55亿岁

该系统已发现五颗系外行星环绕巨蟹座55A,包含四颗类木星气态行星和一颗岩石行星。其中巨蟹座55e为超级地球,质量约地球8.8倍,半径约地球2倍,公转周期0.74天,表面温度约2000K。詹姆斯·韦伯望远镜2024年首次探测到其存在富含二氧化碳或一氧化碳的次生大气层,可能由岩浆海洋释放气体形成。巨蟹座55f位于恒星适居带内,轨道周期260天。该系统保持着发现最多系外行星的双星系统记录,并被美国宇航局类地行星搜寻者项目列为第63号重点观测目标。

发现命名

“巨蟹座 55”,恒星的佛氏编号,似乎比拜耳命名法的“巨蟹座 p1”更常被用到,而一般都是后者较常被使用 — 像是牧夫座 t就比牧夫座 4更常被使用。但是在这个状况下,p1 使用起来相当累赘,因此巨蟹座 55就比较常被使用

距离和能见度

巨蟹座55距离地球可说是相当的近:根据依巴谷卫星天体测量卫星测量巨蟹座55A得到的视差数据,它的视差为79.80毫角秒,换算成距离应该为12.5秒差距(41光年)。因此可以推断巨蟹座55b的距离应该是也差不多,因为它们是双星。巨蟹座55A的星等为 5.95等,在黑暗不受光污染的地方可以用肉眼勉强看见,至于巨蟹座55b的星等为13等,必需用望远镜才看得见。

这个系统由一颗类太阳恒星(巨蟹座55A)和一颗红矮星(巨蟹座55b)组成。两颗恒星相距约1065 AU(天文单位),但通过引力作用保持共同运动。

巨蟹座55A是系统的主星,其光谱类型为G8V,是一颗黄矮星,与我们的太阳(G2V)非常相似,但略微 cooler。它的质量约为太阳的0.96倍,半径约为太阳的0.96倍,光度约为太阳的58.9%。这颗恒星的年龄估计约为55亿年,比太阳(约46亿年)稍老一些。

一个特别引人注目的特征是巨蟹座55A的金属含量极高,达到太阳的186%。在天文学中,是指比氢和氦重的所有元素。如此高的金属丰度使其被归类为超富金属恒星(SpR),这可能影响了其行星系统的形成和演化。

巨蟹座55b是一颗红矮星,质量约为太阳的13%,半径约为太阳的30%。它的光度非常微弱,只有太阳光度的0.76%。尽管两者距离很远,但通过精确的天体测量证实,它们确实通过引力束缚在一起,有着一致的自行。

已知行星

55 cancri e?

距离主星约41光年,是该系统内已知的5颗行星之一,属于类木行星。 ?

其他4颗类木行星?

这些行星与木星类似,其中最靠近主星的行星大小与海王星相近。 ?

1颗岩石行星?

由岩石构成,轨道靠近主星。 ?

行星系统详细解析

巨蟹座55系统拥有一个复杂而丰富的行星系统,目前已确认有五颗行星围绕巨蟹座55A运行。这些行星展现了令人惊讶的多样性,从极端炽热的超级地球到轨道位于宜居带内的气态行星。

巨蟹座55e( Janssen)

巨蟹座55e是一颗超级地球(质量大于地球但远小于冰巨星的行星),它是该系统中最内层、也是最为极端的行星。它的质量约为地球的8.63倍,半径约为地球的2倍,密度约为5.9 g\/cm3,是迄今为止发现的密度最大的固态行星之一。

这颗行星的轨道极为紧凑,公转周期只有0.74天(约18小时),距离母恒星仅0.0156 AU(约233万公里)。由于这种极端 proximity,行星已经被潮汐锁定,即一面永远朝向恒星(永昼面),另一面永远背向恒星(永夜面)。

巨蟹座55e的表面温度极高,日侧温度可达2000-2700K(约1727-2427°c),足以熔化大多数岩石和金属。斯皮策空间望远镜的观测显示,行星昼夜面之间存在惊人的温度差异,高达1300K,表明热量从日侧向夜侧的输送效率不高。这暗示行星可能缺乏全球性的大气层,或者大气只存在于日侧。

2024年,詹姆斯·韦伯空间望远镜(JwSt)取得了突破性发现——探测到巨蟹座55e周围存在富含二氧化碳或一氧化碳的次生大气层。这种大气层可能由行星表面广阔的岩浆海洋释放气体形成。由于恒星的高温和强烈辐射,原生大气早已消失,现在观察到的是由内部不断补充的次级大气。

关于这颗行星的组成,2012年有理论提出它可能是一颗碳行星(钻石行星),即其质量的相当一部分可能是碳元素,在高压下可能形成钻石。但也有研究认为其成分与太阳系的岩石行星相似。

巨蟹座55b( Galileo)

巨蟹座55b是该系统中发现的第一颗行星,是一颗典型的热木星。它的质量至少为木星质量的78%,公转周期为14.65天,轨道半径为0.115 AU。由于距离恒星很近,它受到强烈的辐射,表面温度很高。

巨蟹座55c( brahe)

巨蟹座55c的质量约为木星质量的0.14倍(约地球质量的44倍),轨道周期为43.93天,距离恒星0.24 AU。它在系统中扮演着有趣的角色,与巨蟹座55b存在2:1的轨道共振,即巨蟹座55c每公转2圈,巨蟹座55b正好公转1圈。这种共振关系有助于维持系统的长期稳定性。

巨蟹座55f( harriot)

巨蟹座55f是系统中唯一一颗轨道完全位于恒星宜居带内的行星。它的质量约为木星质量的0.14倍(约地球质量的45倍),公转周期为260天,轨道半径约为0.78 AU。

宜居带是指行星距离恒星远近合适的区域,在这一区域中,恒星传递给行星的热量适中,行星表面可能存在液态水——这是生命存在的关键因素。尽管巨蟹座55f本身可能是一颗气体行星而非岩石行星,但天文学家推测,它可能拥有岩石卫星,而这些卫星上可能存在适宜的条件和液态水。

巨蟹座55d( Lipperhey)

巨蟹座55d是系统中质量最大、轨道最远的已确认行星。它的质量约为木星的3.8倍,公转周期长达14.3年(约5218天),轨道半径约为5.77 AU。哈勃太空望远镜的天体测量表明,这颗行星的轨道相对于其他行星的轨道平面可能有53度的倾斜。

科学研究与意义

巨蟹座55系统在天文学和系外行星研究中具有多重重要意义,是科学家们深入了解行星系统形成和演化的天然实验室。

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