标题：类日恒星
背景
勃太空望远镜拍下的可见光图像。可见光是由猎户座星云中一个被称为prop  类日恒星lyd 170-337的原行星盘发出的。图像显示：高温电离气体（红色）环绕着一个盘（黄色）运动，并不断地有气体从该盘流出。这些轮廓线揭示了一个隐藏在高温气体中的尘埃盘。该原行星盘的质量大于太阳质量的1%，也就是说，大于形成木星大小的行星所需的最低质量限度。
探索
人类对宇宙的观测越来越深远，并发现了越来越多的太阳系外行星。在这种情况下，很多人想知道，我们生存的太阳系究竟在多大程度上具有代表性。一项新研究显示，太阳系的结构是极其罕见的。 
一组天文学家观测了猎户座星云中疏散星团内的类日恒星，发现仅有不到10%的类日恒星周围的尘埃能形成木星大小的行星。 
“我们认为，星系中多数恒星形成于类似猎户座的高密度区域，这意味着像太阳系这样的系统可能是一个特例，而并非寻常”，研究人员、加州大学伯克利分校的天体物理学家约书亚·艾斯纳说。 
这一点很重要，因为像木星那样的巨大行星，有助于在类地岩石星球上产生生命。
发现
猎户座星云已有上百万岁，艾斯纳及其研究小组观察了其中大约250颗恒星，在它们周围寻找可能正在形成行星的高密度尘埃盘。他们发现，仅有约10%的恒星发出的射线频率表明其周围拥有温暖尘埃构成的原行星盘；被观测恒星中，仅有8%的尘埃盘质量大于太阳质量的1%。太阳质量的1%被认为是形成木星大小的行星所需的最低质量限度。 
这些发现跟一些行星搜寻专家到目前为止所发现的情况一致，他们利用径向速度研究法（径向速度法涉及寻找恒星运动中的摆动，摆动是由于绕其旋转的行星发出的轻微引力所致）来探测其他恒星周围的系外行星。 
“目前的数据表明，有6%~10%的恒星拥有木星大小的行星，这跟我们的发现恰好一致”，艾斯纳说。
据国外媒体报道，新的预估显示，约有50%的类日恒星拥有类似地球的行星，并且其表面很可能有液态水的存在。 该结果表明，大多数类日恒星在某种程度上拥有行星系统。来自哈佛大学史密森尼天体物理中心的天文学家弗朗索瓦-弗莱辛称：“如果随机地飞往一颗恒星，很可能它就包含行星。”据了解，该发现采用美国宇航局开普勒太空望远镜观测数据所得。现在，凡是想象宇宙中充满生命景象的人均受到此研究结果的鼓舞。先前的分析表明，数十亿颗类地行星可能和人类共处一个星系中，而最近，又有研究团队宣布已发现15颗可能适宜居住的系外行星。[1]
但研究人员也警告称，他们发现的许多世界并不适合居住。系外行星比地球大出2至3倍，尺寸几乎接近海王星或天王星，并且可能有一个岩石核，被厚重的氢和氦所组成的大气层包围。这些行星大致可被归为宇宙中的类地行星，但并没有能产生活体有机物的环境。另外，约17%的恒星拥有的类地行星不处于正确的位置。这些行星围绕其恒星运转的距离比水星围绕太阳运转的距离还要近，这会导致这些行星表面过热，而不适合居住。但如果大部分物质是岩石和硅酸盐，并且处于正确位置，这些比地球大的行星表面就有可能包含生命。[1]
观测
然而，对于在宇宙其他恒星周围找到类木行星还不能完全绝望，由于该观测只  类日恒星是关注了恒星周围的尘埃，并不会发现已经形成的行星。情况有可能是这样：其中某些类日恒星早已拥有了行星。 
“也许我们只是在观测还没有行星形成的恒星”，加州理工学院的天文学家约翰·M·卡彭特说，“也许一些其他的恒星已经有行星形成。这只不过是时期不定的快照，随着对其他不同时期星系团的观测，可以建立起一个更为完善的图片库。”卡彭特与艾斯纳一起参与了猎户座研究。 
其他科学家们承认，关于太阳系以外的恒星系统，有很多问题有待解答。 
“随着我们的观测精度不断提高，我们会发现更多行星”，哈佛大学行星搜寻专家大卫·夏伯诺说，“自从我们开始搜寻以来，发现行星的频度一直在提高。”夏伯诺并没有参与这项猎户座研究。 
夏伯诺指出，如果现在就确切地说出地球系统是否具有代表性，恐怕为时尚早，然而，研究其他恒星是否具备形成类似太阳系的系统所必需的原材料，对此也是有所帮助的。
“当然，了解恒星周围的材料是否足以形成行星，是至关重要的一步”，夏伯诺说。
罕见的生命
如果证明类日恒星拥有类木行星的情况实属罕见，那么就意味着地外生命也是罕见的。 
一些科学家提出，太阳系拥有木星，对于地球生命的形成有所帮助。原因之一在于，大型行星可以保护较小的内部行星，使它们不至于受到太空岩石特别猛烈的撞击。如若不然，任何处于发育状态的，哪怕是星星点点的生命都会被撞得粉碎。 
此外，大型行星会将彗星和小行星“踢”出运行轨道，并使它们踏上通往较小的类地行星之路。这些太空岩石可能是有机材料和水的输送系统。
首次发现
包括美国普林斯顿大学、德国马克斯·普朗克天文研究所等在内的科研团队近日发表公报声称，他们首次直接拍到了一颗绕类日恒星轨道运行的类行星天体照片。相关论文已发表在《天体物理学杂志通讯》上。 
2008年，天文学家曾经拍摄到一个类似的天体模式，当时他们公布了一个单行星和多行星系统的直接图像，不过该系统所绕恒星是巨恒星，质量远远超过太阳。而此次天文学家借助美国夏威夷的8米口径“昴宿星团”天文望远镜，首次拍摄到在太阳系外类日恒星GJ 758附近，有一颗围绕该恒星运行的天体。母星GJ 758质量和温度与我们的太阳相当，与地球之间的距离约为480万亿公里，大约相当于50光年。 
目前GJ 758的神秘“伴侣星”代号为GJ 758 B，其真实身份有待核实。现可测得它的温度为约280摄氏度至370摄氏度，是迄今发现的类日恒星周围类行星中最冷的一个；运行轨道半径比海王星稍大；质量估计是木星的10倍至40倍，一般质量超过13颗木星的天体通常被视为褐矮星，而低于这一质量便无法发生核反应，因此估计它可能是个巨大行星或轻量级褐矮星。 
与以往拍摄到的太阳系外行星相比，“伴侣星”GJ 758 B更类似于太阳系行星。该类行星正处于自身发展的收缩期，当前与所绕恒星之间的距离至少是地日距离的29倍，或者说相当于太阳与海王星之间的距离。 
美国太空网就此发现对研究小组成员、普林斯顿大学的迈克尔·麦克艾尔瓦恩进行了采访。麦克艾尔瓦恩表示无论该类行星身份是什么，人们能够发现一颗温度如此之低、质量如此之小的天体与一颗恒星构成与我们太阳系类似的系统，都足够让天文界兴奋了。如果它真是褐矮星的话，那么这种绕类日恒星轨道运行的现象则非常罕见。 
消息公布后，舆论界更关注的话题是其对太阳系的参照作用，以及是否有外星生命存在。对此，马克斯·普朗克天文研究所的约瑟夫·卡森博士指出，目前获得的类行星GJ 758 B的图像信息只能说明，类日恒星周围形成行星等天体及其表面环境有多种能性，太阳系的模式是其中之一，其恰巧拥有利于生命繁衍的环境。
垂死恒星
揭示太阳命运
北京时间2009年12月19日消息，据美国媒体报道，法国巴黎天文台科学家经观测发现，一颗距离地球550光年的类日恒星目前正处于死亡前的阵痛之中。科学家们首次拍下了一组关于该恒星详细变化过程的特写照片。通过对这组照片的分析，科学家们认为，这颗恒星的现状预示着50亿年后太阳的命运。 
  类日恒星目前正处于死亡前的阵痛之中。据了解，这颗恒星名为“天鹅座-X”星(Chi Cygni)，位于天鹅座的颈部附近。目前，“天鹅座-X”星的核心氢燃料已基本耗尽，正逐步演变成一颗红巨星。而且，它的体形也在不断地反复收缩和膨胀，就好象是一颗正在跳动的巨型心脏。当它膨胀到足够大时，将可能会吞没太阳系中火星外层的所有行星。 
科学家们近期拍下了一组“天鹅座-X”星表面的特写镜头，这组特写镜头以前所未有的详细画面展现了该恒星从2002年6月到2009年1月的变化情况，生动地揭示了该恒星垂死前的阵痛。法国巴黎天文台科学家西尔维斯特-拉库尔领导了这项研究。拉库尔表示，“太阳将于50亿年后死亡。今日的天鹅座-X星就是50亿年后的太阳。”因此拉库尔认为，对天鹅座-X星的研究将有助于发现更多关于太阳未来命运的奥秘。 
科学家解释说，随着类日恒星的日益老化，它们的核心氢燃料将燃烧殆尽。这就好比是当汽车燃油耗尽时，它的发动机就会出现异样声响。对于“天鹅座-X”星，科学家们也发现了它的异常变化，亮度时明时暗，体积也是时而收缩，时而膨胀。处于这个阶段的恒星一般被称为“米拉型变星”。在这一阶段，垂死的恒星会向外丢弃大量的外层物质，这些物质将在数十万年以后形成美丽的行星状星云。 
“天鹅座-X”星的膨胀收缩周期为408天。当它收缩到最小的时候，直径约为3亿英里(约合4.8亿公里)。在这个时候，由于其表面有大量的炽热岩浆在翻滚，因此它的表面会出现明亮的斑点。当它膨胀到最大时，直径约为4.8亿英里(约合7.7亿公里)，这一体积足以吞没太阳系的小行星带，但这时它也是最冷淡和最昏暗的时刻。 
科学家们首次以如此清晰的特写镜头揭示了“天鹅座-X”星的变化过程。他们将这一研究成果发表于12月10日的《天体物理学》杂志上。拉库尔表示，“通过这些清晰的图像，我们让这颗脉动变星变得更加生动。我们通过观测发现，它的膨胀和收缩过程，不仅仅是半径变化，还存在许多其他现象，比如在最小半径时，它的表面会出现巨大热区。” 
事实上，观测和拍摄这种变星是极端困难的事情，这主要有两个方面原因。第一，这种恒星通常隐藏于紧密的尘埃和分子外壳之中。为了研究包裹于这种外壳之内的恒星表面，天文学家必须要利用特殊波长的红外天文望远镜进行观测。红外线可以穿透厚密的尘埃外壳。第二个原因就是这些恒星距离地球太远，因此它们看起来非常小。尽管它们的体积比太阳要大，但是从地球上看过去，它们不会比月亮上的一间房屋大多少。普通的望远镜精度不够。 
因此，天文学家使用了位于美国亚利桑那州史密松物理天文台的红外光学望远镜阵列进行观测和拍摄。研究小组成员、美国哈佛-史密松天文物理中心科学家马克-拉卡塞表示，“红外光学望远镜阵列拥有独特的观测能力，它能够为我们提供更高清晰度的照片。‘哈勃’太空望远镜所能够分辨出的最小照片，即使再小15倍，红外光学望远镜阵列也能够解析出其中的细节。”此外，美国变星观测协会也为研究小组提供了大量的观测数据。
直接拍到
据美国太空网报道，天文学家表示，他们首次直接拍到了一颗绕类日恒星轨道运行的类行星天体照片。2008年，天文学家便宣布捕捉到一个类似的背景，当时他们公布了一个单行星  类日恒星和多行星系统的直接图像。然而，类似系统所绕恒星是巨恒星，质量远远超过太阳。 
此次有关这颗最近被确认的天体照片由夏威夷昴星望远镜于5月和Addar#v8月拍摄，当时一个新的行星搜寻设备正在接v受早期测试。研究小组成员、普林斯顿大学的迈克尔·麦克艾尔瓦恩表示，这颗类行星天体被称之为“GJ 758 B”，所绕母星质量和温度与我们的太阳相当，与地球之间的距离为300万亿英里(约合480万亿公里)，大约相当于50光年。 
科学家尚无法确认这颗天体到底是一颗较大行星还是一颗褐矮星。褐矮星是宇宙中的不称职成员，也被称之为“失败的恒星”。据他们估计，这颗天体的质量是木星的140倍。质量超过13颗木星的天体通常被视为褐矮星，低于这一质量便无法发生核反应。
麦克艾尔瓦恩表示，不管是哪一种情况，能够获取这颗天体的图像都是一件令人兴奋的事情。他在接受太空网采访时说：“褐矮星绕类日恒星轨道运行的现象非常罕见。能够发现一颗温度如此低，质量如此小的天体绕附近一颗恒星运行并构成与FbIKuCA我们的太阳系类似的系统令人非常兴奋。”
恒星金属
恒星金属源于行星碎片
欧洲南部天文台（EOS）一支国际天文学家研究小组通过研究拥有行星的恒星发现，矮星表面含富铁元素，而巨星上则不是这样。科学家们认为，前者是由于行星碎片掉落造成的，而这种“污染”在巨星上被稀释并融入了巨星内部。 
自从第一颗外星行星被发现以来，科学家们已知这些行星偏好富含铁元素的恒星，拥有行星的恒星比没有行星的恒星金属含量高两倍左右。 
那么到底是恒星金属促进了行星演化呢，还是行星的存在导致了恒星金属含量较高呢？这是一个典型的鸡生蛋还是蛋生鸡的问题。如果是前一种情况，那么恒星内部也应当富含金属，而如果是后一种情况，那么仅有恒星表面富含金属。 
通过观察恒星测量光谱天文学家们只能了解恒星外层，而无法确定其整体构成成分。一支国际天文学家团队决定另辟蹊径，通过另外一种类型的恒星来研究这个问题——他们选择了红巨星。红巨星是已经消耗尽氢元素的恒星，例如太阳在数十亿年后就会成为一颗红巨星。随着红巨星的体积不断膨胀，温度也不断降低。 
天文学家研究了14颗拥有行星的红巨星，发现它们与其它拥有行星的恒星大不相同——它们的金属含量并不高。 
天文学家们认为，最合理的解释是红巨星与类日恒星的结构不同。混合所有气体的对流区（convective zone）仅占类日恒星质量的2%，而在红巨星上则增长了35倍，也就是说，在红巨星上来自行星的碎片会被稀释35倍。 
当恒星被原始行星盘包围的时候，富含较重金属的物质会掉落到恒星上，污染其表面。这种污染在类日恒星上很明显，但在巨星上则被大大稀释在广阔的气层中。
新发现
32颗系外行星
据国外媒体报道，欧洲天文学家日前宣布在太阳系外新发现了32颗行星，这意味着系外行星总数已超过400颗。 
据研究人员介绍，这32颗系外行星大小不等，有的质量仅是地球的5倍，有的质量是木星的5到10倍。天文学家通过设在智利拉斯拉的欧洲南方天文台3.6米望远镜上的超敏感观测仪发现了这些系外行星的踪迹。此次发现令天文学家们激动不已，因为这表明银河系内可能存在大量的低质量行星。 
瑞士日内瓦大学天文学家斯蒂芬·乌德里(Stephane Udry)说：“根据最新研究结果，我们现在确定了一个问题，即至少40%的类日恒星具有低质量的行星。这一发现确实很重要，因为意味着低质量的行星基本上无处不在。一个令人非常感兴趣的事实是，电脑模型会对它们的特点做出预测，我们也会找到它们。此外，电脑模型甚至还能预测像地球一样质量更低的行星。” 
最新发现使得已知系外行星的数量超过400颗。之前的系外行星都是通过一系列天文技术和望远镜确认的，而最新一批则是欧洲南方天文台高精度视向速度行星搜索器(HARPS)观测的结果。高精度视向速度行星搜索器利用了一种有时被称为“摇摆法”(wobble technique)的技术。这是一种间接的观测方法，即通过行星在经过恒星时所引起的摇摆现象，预知系外行星的存在。 
天文学正逐步突破当前探测系外行星技术的限制，迄今发现的大多数系外行星都是类似木星质量，或是比木星质量更大的天体。但是，高精度视向速度行星搜索器将重点聚焦于温度相对低的小恒星(所谓的M级恒星)，希望发现低质量行星的踪迹。低质量行星的活动极有可能像太阳系中的岩质行星一样。 
在已知28颗质量低于20倍于地球质量的系外行星中，高精度视向速度行星搜索器现已确认了其中的24颗，而剩余6颗就在最新发现的列表中。乌德里教授在接受英国广播公司采访时说：“我们在5倍于地球质量的天体上有两个候选，在6倍于地球质量的天体上也有两个候选。” 
天文学家宣布高精度视向速度行星搜索器发现了一个质量仅是地球两倍的行星。科学家认为这颗行星上没有生命存在，因为它距其母恒星非常近，表面温度高的惊人。高精度视向速度行星搜索器任务小组在10月19日宣布了最新发现的32颗系外行星。他们同时表示，希望在未来6个月里证实另一批相同数量的系外行星的存在。 
天文学家的最终目标是在恒星的“适居带”发现岩质行星。所谓恒星“适居带”是指一个温度在支持液态水存在范围内的轨道。科学家认为，引入更新、更敏感的观测技术可以让他们在未来几年内确认此类天体。 
美宇航局在今年初发射了“开普勒”天文望远镜，希望通过观测恒星穿越地球大小的行星时光线的微妙变化，确定此类行星的踪迹。若要正确识别行星的特点，便需要不同的观测方法。开普勒“飞越法”可以揭示天体的直径，而类似高精度视向速度行星搜索器这样的测量仪器则能揭开此类天体的质量之谜。