找到地球的大表哥？—談系外行星搜尋的最新進展|

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找到地球的大表哥？—談系外行星搜尋的最新進展

105/05/18 18141

孫維新｜臺灣大學天文物理研究所教授

克卜勒天文衛星在2009年發射升空，揭開了人類探索系外行星最精彩的一章！2015年7月，NASA宣布發現了一顆和地球所處環境非常相似的系外行星–克卜勒452b，它雖然質量是地球的5倍，直徑是1.6倍，都比地球來得大，但是它的母星克卜勒452卻和太陽極像，更重要的是這顆系外行星和它母星的距離，和地球到太陽的距離幾乎一模一樣！這是到目前為止，在適居帶裡找到和地球環境相似的最佳候選人，也是一個可以讓人期待地球生物能夠發展的友善環境！克卜勒衛星雖然只運行了短短4年，但所做的發現卻將名垂千古，在這個演講中，我們將細談系外行星發現的故事。

五月6日晚間的第六場春季展望演講，由國立自然科學博物館館長，同時也在台大物理系暨天文物理研究所的孫維新教授擔綱，孫教授以「找到地球的大表哥？—談系外行星搜尋的最新進展」為題，從我們生活所在，一個繞著穩定發光恆星公轉，並且花了46億年演化出萬千風貌的地球出發，探索系外行星的發展歷程，不僅帶領大家感受自然的百般奧妙，也在宇宙間尋訪地球可能的親戚，展開天文知識的遠行。

「Are We Alone？除了在地球上的人類，宇宙中有其他外星生物存在嗎？如果有，他們到底是善，還是惡？」相信許多人都曾經思考過類似的問題，甚至被此困擾，但較理想的方法，或許是深入瞭解搜尋太陽系外行星的過程，知道尋找合適環境的最新進展。孫教授表示，搜尋系外行星一直跟人類未來息息相關，我們終究會找到跟地球環境類似的行星，而且不會只有一個！

演講一開始孫教授先以那兩天在南投參加教育活動，觀察竹筍成長，以及近距離觀察螢火蟲生態為例子，鼓勵大家親身經驗自然，以自然為師。「唯有走入自然，才能愛護自然」，他分享了從中學習到寶貴的，而且格外難忘的知識，希望所有的朋友，有時間能體驗「大塊假我以文章」的震撼，並能進一步珍惜充滿學問，打開我們視野的大自然。

究竟別的地方有沒有類似的環境？目前尋找系外行星有多種方法，其中之一是直接照相，就如人類曾經直接偵測到恆星北落師門（Formalhaut）旁的行星（Formalhaut b）一樣。孫教授把哈柏望遠鏡拍攝的成果展示出來，可以看見一顆在巨大雲盤中的行星正在形成。另外一種方法是「雙星運動」，原理是觀察恆星運行時，它受到行星牽引的軌道變化。雖然一般行星相對於恆星的質量較小，作用力也不大，但他比喻就像一個小孩與大胖子，兩人手牽手於冰上繞圈，大胖子還是會受小孩影響而產生擺盪現象。我們知道以此方法，現在的偵測技術，連每秒一米的微弱速度（相當於軍隊正常行軍的速度，約時速4公里），居然都可以被觀察到，真的相當驚人！不過利用此種方法搜尋，讓我們找到的多半是距離恆星很近、體積大、密度低的熱木星（Hot Jupiters），但熱木星上溫度高、沒有固態地表，不太可能發展出期望找到的生命。

孫教授說，為了更進一步找到類地行星，聰明的科學家藉著觀察恆星表面亮度的變化來推測是否有行星存在，此原理是利用當行星經過恆星表面時，恆星受到阻擋，亮度會有短時間些微下降的現象。在1999年，科學家就以此方法找到了HD209458旁邊的行星，再配合光譜儀的拍攝，推測出HD209458行星上可能存在著大氣層。不過這種搜尋系外行星的方法，需要行星的軌道與觀測者的視角在同一個平面上，
才能看到行星阻擋恆星時亮度的週期變化。

二十一世紀開始，人類對於探索系外行星的熱情有增無減。孫教授再次介紹了重要的科學家：克卜勒（Johannes Kepler），還準備了2009年擔任台灣天文年負責人時，他曾去捷克布拉格的一張相片，一個當地特別紀念克卜勒和他老師第谷的雙人雕像，也介紹克卜勒曾經居住的地方。2009年NASA克卜勒任務（Kepler mission）發射望遠鏡至太空，觀測目標對準天鵝座翅膀旁距離三千光年的區域，尋找行星遮掩恆星的畫面，成果真的十分精彩。截至2015 年，Kepler mission在監測的30萬顆恆星中，找到了兩千多顆確認的系外行星，並找到了808顆類地行星，而其中又以Kepler452b和地球環境最為相似，位於可發展生命的適居帶！

Kepler452b質量為地球的五倍、直徑為地球1.6倍，所以重力是2倍左右，它圍繞的母恆星年齡65億年，和我們的太陽很像。這顆類地行星的發現給天文界帶來很大的鼓舞，因為在目前很小的克卜勒衛星觀測範圍中，就已經找到在適居帶，而且與地球相似的生存環境。那麼在廣大的宇宙中一定存在著更多與地球相似的行星，更有可能發現除了我們，還有生命存在於系外行星。演講的最後，孫教授不忘將大家拉回我們可愛的母星─地球，提醒我們，在探索系外行星同時，不要忘了我們身處的環境與共生的夥伴！

找到地球的大表哥？—談系外行星搜尋的最新進展

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