开普勒138b：第一个小于地球的系外行星，其质量和大小均经过测量

（点击查看完整图像）艺术性的概念展示了带有开普勒138b的行星系统，开普勒138b是质量和尺寸都比地球小的第一个系外行星。行星相对于恒星的大小已被夸大。

一组天文学家已经测量了最小的系外行星的质量和大小，这是一个名为开普勒138b的火星大小的行星，它绕着一颗距离地球约200光年的红矮星运行。通过它阻挡了数百光年远的星光来确定地球大小的系外行星的大小是科幻小说的领域。完全根据重力来测量这样一个小行星的质量是另一个层次，但是天文学家所做的只是对一颗系外行星来说，其大小是地球的百分之五十。研究人员利用NASA的开普勒任务数据测得的火星大小系外行星的质量约为地球质量的十分之一。它被称为开普勒138b，它是第一个比地球小的行星，同时对其质量和大小都进行了测量。这大大扩展了具有测量密度的行星的范围。为了确定行星的质量，天文学家通常会测量由绕行星运行的引力拖曳引起的恒星的微小运动。对于行星而言，用目前的技术检测如此微小的拖轮对地球的质量是极具挑战性的。幸运的是，当一颗恒星拥有多个紧密围绕轨道运行的行星时，科学家们已经开发出另一种到达行星质量的方法。宾夕法尼亚州立大学系外行星与宜居世界中心的研究助理Daniel Jontof-Hutter带领一组天文学家进行了一项研究，通过精确观察每个行星经过或经过的时间来测量这三个行星的质量，明星开普勒138。

该图显示了两个量都已测量过的最小系外行星的质量和大小。太阳系的行星（以红色显示）用于比较。三个开普勒138行星（以橙色显示）在大小和质量方面均是四个最小的系外行星之一。开普勒138b是第一个小于地球的系外行星，其质量和大小都经过了测量。这大大扩展了具有测量密度的行星的范围。

“每个行星都会因其邻近行星的引力而周期性地缓慢减速和加速。两次穿越之间的时间略有变化，使我们能够测量行星的质量。” Jontof-Hutter说。每次行星经过恒星时，它都会阻挡恒星光的一小部分，从而使天文学家能够测量行星的大小。开普勒太空船就是这样检测到其他恒星周围成千上万个行星的。通过测量系外行星的质量和大小，科学家们可以计算出密度并推断出总体组成，从而确定行星主要由岩石，水还是天然气组成。Tiny Kepler-138b的密度与地球或火星等岩石成分一致，但天文学家可以肯定地说这是一个岩石世界之前，还需要进一步观察。开普勒138b是绕开普勒138运转的三个行星中最里面的一颗，它的恒星不到我们太阳的大小的一半，而其温度却比我们的太阳低30％。开普勒138系统位于距天琴座方向约200光年的地方。开普勒138c和开普勒138d这两个外行星大约与地球大小相同。开普勒138c可能是岩石，而开普勒138d密度较小，不能由与地球相同的材料制成。正如我们所知，这三个行星的轨道都太靠近恒星，以至于液态水无法存在于地表并无法维持生命。“两个较大的行星的密度之间的实质性差异告诉我们，并非所有与地球大小相似的行星都是岩石的，”位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的美国宇航局艾姆斯研究中心的合著者和行星科学家杰克·利索尔说。对小行星的研究将有助于提供对自然界中存在的扰动的更多理解，并将有助于确定像地球这样的岩石行星是常见的还是稀有的。就像20世纪初的天文学家研究了各种各样的恒星以对不同类型的恒星进行表征和分类一样，21世纪的天文学家也在做同样的事情，以了解我们银河系中行星人口的存在和人口统计资料。科学家们正在努力利用开普勒和美国宇航局即将发布的过境系外行星调查卫星对小行星进行的这些新测量，来确定质量与大小之间关系的模式。这些见解将为理解我们自己的太阳系中的地球和其他行星的历史提供背景，并为下一代寻星者在寻找太阳系以外的生命时提供信息。先前的研究测量了两个外行星的质量。这项新研究使用其他开普勒数据对开普勒138系统进行了更详细的分析。这样就可以测量火星大小的内行星的质量，并提高了外行星的大小和质量的测量精度。结果将出现在本周四的《自然》杂志上。加利福尼亚州莫菲特菲尔德（Moffett Field）的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）管理着NASA科学任务部的开普勒（Kepler）和K2任务。位于加利福尼亚州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室管理着开普勒的任务开发。Ball Aerospace＆Technologies Corp.在Boulder科罗拉多大学的大气和空间物理实验室的支持下运行该飞行系统。 https://www.youtube.com/watch?v=rT6lqZiu1FM此动画基于127个系外行星的测量结果显示了质量半径图。该视频首先显示质量类似于木星的行星，然后慢慢向较小质量和半径的行星缩放，以显示开普勒138行星相对于地球，金星，火星和水星的物理性质的比较。开普勒138b行星是第一个小于地球的系外行星，它的质量和大小都得到了测量，并且是绕开普勒138号恒星运行并在其每个轨道经过或过境的三颗行星之一。行星每次穿过恒星时，都会阻挡恒星的一小部分光，使天文学家能够测量行星的大小。这三颗行星是由美国宇航局的开普勒任务确定的，该任务发现了围绕其他恒星的一千多个行星。学分：杰森·罗维（Jason Rowe），美国宇航局艾姆斯/ SETI研究所出版物：Daniel Jontof-Hutter等人，“火星大小的系外行星开普勒138b的质量来自飞行时间，”《自然》 522，321–323，2015年6月18日； doi：10.1038 / nature14494来源：艾姆斯研究中心Michele Johnson，图片：SETI研究所/ Danielle Futselaar；美国宇航局艾姆斯/ W钢板