宇宙学 - 系外行星性质

2004年，第一张系外行星的直接图像显示的是一颗质量为3-10 M_木星的行星，它围绕着一颗质量为25 M_木星的褐矮星（2M1207）运行。径向速度法、凌日法、引力微透镜法、成像法、天体测量法等技术已被用于系外行星的探测。探测数量每年都在增加。

直到大约2010年，径向速度法被广泛使用，但现在大多数探测都是通过凌日法完成的。2014年探测数量出现激增，当时开普勒太空望远镜（KST）开始给出结果。

质量-周期分布表明，径向速度法更容易探测到质量更大、周期更长的行星，而使用凌日法，只能探测到周期较短的行星，如下图所示（资料来源：NASA系外行星档案）。

自KST出现以来，低质量行星的探测数量大幅增加。从下图可以看出这一点。KST探测到的行星分为两类：“热木星”（高温大质量行星）和“热超级地球”（质量比地球大）。

当我们绘制探测到的系外行星数量与它们距离的关系图时，我们发现大多数这些行星都在2千秒差距以内，这在我们银河系内部。也许宇宙中行星并不罕见，因为我们的探测仅限于宇宙中一小部分特定类型的行星。

行星是由星周盘或原行星盘形成的。如果行星是在恒星形成过程中产生的副产品，那么宇宙中行星的数量可能超过恒星的数量！！

宜居带

宜居带可以定义为恒星周围水可以以液态形式存在的区域。考虑一颗距离恒星$a_p$的行星，如下图所示。计算行星温度的一种简单方法如下所述。

$$\left ( \frac{L_\ast}{4\pi a^2_p} \right )\pi R^2_p(1 - A) = 4\pi R^2_p \sigma T^4_p$$

以及

$$\frac{L_\ast}{4\pi R^2_\ast} = \sigma T^4_\ast$$

$$\therefore T_p = (1 - A)T_\ast \sqrt{\frac{R_\ast}{2a_p}}$$

在我们的例子中，代入

将得到$T_{地球} = 255K$。实际计算非常复杂，包括云物理学。我们太阳系中的宜居带位于0.9天文单位到1.7天文单位之间。

由于气压下降，太阳的光度被发现随着时间推移而增加。当它开始燃烧氢时，它的亮度降低了30%。这将导致宜居带远离太阳移动。由于地球靠近宜居带的内边缘，也许有一天它会移出该区域！

简而言之，它被称为CHZ，可以定义为在恒星整个主序星生命周期内液态水可以存在的一个区域。KST已经探测到许多位于宜居带内的系外行星。

生物特征是指任何物质——例如元素、同位素、分子或现象——它能为过去或现在生命的科学证据提供依据。例如，在行星上探测到O₂和CO₂，这通常不可能仅仅通过地质过程实现。这种探测是通过分析吸收光谱进行的。

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