圖解系外行星發現史（6）

文/ 葉楠

系外行星之最

在已經確認發現的5000 多顆系外行星之中，有近至比鄰星附近的，有遠在數萬光年以外的；有半徑只有地球三分之一的，有半徑超過地球30 倍的；有誕生不足50 萬年的新生行星，有年齡已超100 億年的老年行星；有的圍繞恒星公轉周期只有不到1 個小時，有的卻需要超過100 萬年。本期內容我們將為大家介紹已發現系外行星中最奇特的存在。

距離最近與最遠的系外行星

距離我們最近的恒星是南門二三合星系統中的比鄰星，距離約4.2 光年。2016 年歐洲南方天文臺在比鄰星周圍發現了比鄰星b。圖為比鄰星b 和南門二三顆恒星的藝術想象圖。

已知距離我們最遠的系外行星分別是SWEEPS-11 和SWEEPS-04，這兩顆系外行星都位于人馬座方向，分別圍繞兩顆不同的恒星公轉，距離我們約27700 光年。其中SWEEPS-11 的體積比木星略大，SWEEPS-04 的體積比木星略小，半徑分別是木星的1.13 倍和0.83 倍，質量分別是木星的9.7 倍和3.8 倍。

質量最小的系外行星

PSR B1257+12A 是已知質量最小的系外行星，它位于室女座方向，距離我們約2300 光年，質量只有地球的五十分之一。這顆系外行星圍繞一顆脈沖星公轉，因為發現于1994 年，所以它的編號后綴是A，并不符合后來才約定的系外行星從小寫字母b 開始的命名規則。2014 年國際天文聯合會啟動了系外行星世界命名活動，根據公眾提名和投票為部分系外行星取了新的名字。這顆質量最小的系外行星的新名字是尸鬼星，這是北歐神話中的不死生物的名字。后續天文學家又在這顆脈沖星附近發現了其他兩顆系外行星，圖為這顆脈沖星及其3 顆系外行星的藝術想象圖。

由于很難界定行星和褐矮星的界線，所以無法確定質量最大的系外行星。

半徑最小與最大的系外行星

開普勒37 是一顆和太陽相似的G 型恒星，質量和半徑約是太陽的0.8倍，年齡為56.6 億年。有4 顆系外行星圍繞開普勒37 運行，其中開普勒37b 是一顆半徑只有地球約三分之一的行星，它很有可能是一顆固態行星，其表面溫度高達400℃以上，不可能有液態水存在。

右圖是由歐洲南方天文臺甚大望遠鏡拍攝的TYC 8898-760-1 恒星及其兩顆行星的真實圖像。這是天文學家首次直接觀測到不止一顆行星圍繞一顆類太陽恒星運行。其中TYC 8898-760-1 b 的半徑約是木星的3 倍，質量是木星的14 倍，公轉軌道距離為162 天文單位，相當于海王星至太陽距離的5 倍。

密度最小與最大的系外行星

開普勒51 是一顆年輕的類似太陽的恒星，它的年齡只有5 億年，發光能力是太陽的0.66 倍。在它的周圍已經發現有3 顆系外行星，分別是開普勒51b、c 和d。這3 顆系外行星的密度是已知所有系外行星中最低的，其中開普勒51d 的密度測定值為每立方厘米0.046 克，b 和c 的密度也被確定在每立方厘米0.05 克以下。與之對比，地球的密度是每立方厘米5.5 克，土星的密度是每立方厘米0.687 克。圖為開普勒51 行星系統藝術想象圖。

密度最大的系外行星有可能是開普勒131c，它的密度高達每立方厘米77.7 克，但是測量誤差很大，還需要進一步確認。

溫度最低與最高的系外行星

已知溫度最低的系外行星是距離我們2.2 萬光年之外的OGLE-2016-BLG-1195Lb，這是一顆質量與地球差不多的系外行星，2017 年通過微引力透鏡技術發現。它到母恒星的距離和日地距離也基本一致，但是它的表面溫度據估計只有-240℃，被認為是表面溫度最低的系外行星。原因是它圍繞公轉的是一顆質量非常小的恒星，天文學家們甚至尚無法確認它究竟是不是一顆恒星。

KELT-9b 則是一顆表面溫度高達3700℃的系外行星，它圍繞一顆半徑比太陽大2 到3 倍、質量是太陽2到5 倍的大質量恒星公轉，恒星的表面溫度高達9700℃以上，而且KELT-9b 的軌道半徑只有不到0.035 天文單位，軌道周期小于1.5 天。如此熾熱的恒星以及如此近的距離使得KELT-9b 成為了已知最熾熱的系外行星。圖為KELT-9b 與它藍白色恒星的藝術想象圖。

公轉周期最短與最長的系外行星

SWIFT J1756.9-2508 是一顆毫秒脈沖星，脈沖周期為5.5 毫秒。它是在2007年由雨燕伽馬射線探測器發現的，同時還發現它擁有一顆具有行星級別質量的伴星，被稱為SWIFT J1756.9-2508 b。這顆天體的質量約是木星質量的7.8 倍，有可能是一顆公轉周期不到1 個小時的系外行星。

COCONUTS-2 b 是一顆氣態巨行星，圍繞一顆M 型的紅色恒星公轉。它的質量是木星的6.3 倍，公轉軌道半徑達到7500 天文單位，公轉一周需要110 萬年。這顆行星發現于2011 年，距離我們約35 光年，表面溫度約160℃，是迄今為止通過直接成像法發現的距離我們最近的系外行星，也是人類直接觀測到的溫度最低的系外行星之一。圖中左上紅色天體是COCONUTS-2 b，右下是它圍繞運行的恒星。

擁有最多系外行星的恒星系統

這是一個已知系外行星數量最多的，也是同我們的太陽系十分相似的恒星系統。開普勒90 是一顆與太陽相似的黃色G 型恒星，同太陽系類似也有8 顆系外行星圍繞著它公轉。其中有和地球大小相當的固態行星，也有和木星大小相仿的氣態行星，其中開普勒90i 是一顆有著1.3 倍地球半徑、2.3 倍地球質量的超級地球。最大的不同在于開普勒90的行星軌道半徑都距離恒星更近，這使得它們的表面過于炎熱而不可能有液態水的存在。開普勒90 位于2700 光年遠的地方，亮度為14 等，天文愛好者們可以利用中等大小的望遠鏡找到它。圖為開普勒90 行星系統示意圖。

擁有最多恒星的系外行星系統

開普勒64b 是一顆比海王星更大的氣態巨行星，它每137天圍繞一對雙星公轉一周。這對雙星分別是一顆表面溫度比太陽更高的淺黃色F 型恒星和一顆表面溫度較低的紅色M 型恒星。而在距離開普勒64b900 天文單位之外的地方，還有另一對雙星圍繞著這個行星系統運行。也就是說在開普勒64b 這顆行星周圍有4 顆恒星存在，如果你在它的表面將有機會看到4 個太陽同時掛在天上。圖為開普勒64b 的藝術想象圖，近景是開普勒64b，中景是它圍繞公轉的兩顆恒星，左上方是另外兩顆遙遠的恒星。

平均行星質量最小和最大的系外行星系統

開普勒444 擁有5 顆系外行星。最小的行星與水星相當，最大的也不過金星大小，這是已發現系外行星系統中行星平均質量最小的系外行星系統。它們到恒星的距離比水星到太陽的距離還要近。水星的公轉周期是88 天，而這5 顆行星的公轉周期最長不超過10 天。據研究，開普勒444 是一個非常古老的行星系統，它形成于距今112 億年以前，也是人類發現的最古老的類地行星系統之一。圖為開普勒444 行星系統的藝術想象圖。

蛇夫座ν 擁有兩顆大質量系外行星，質量分別是木星的22.2 倍和24.6 倍。被認為是平均質量最大的系外行星系統，不過這個質量大小也有可能是褐矮星。

隨著新一代空間望遠鏡的升空以及系外行星技術的發展，今天的系外行星之最都會被新的發現所替代。無論我們發現的最大的還是最小的、最近的還是最遠的，人類最期盼的還是那些最像地球的系外行星的發現，最好還是在距離我們不太遙遠的地方。下期我們將介紹距離我們最近的那些系外行星。