一支跨大西洋的科學家團隊利用 NASA 克卜勒太空望遠鏡重新分析的數據，發現了一顆與地球大小相當的系外行星在其宿主恆星的適居帶上。適居帶就是一顆恆星周圍岩石行星可以擁有液態水的區域。
科學家在查看克卜勒的舊觀測結果時發現了這個名為克卜勒1649c（Kepler-1649c）的行星，該觀測儀器已於 2018年 退役。雖然之前用電腦演算法進行的搜索錯誤地識別了它，但研究人員在審查克卜勒的數據時再次查看了這個檔案，並重新確認它是一顆系外行星。這個遙遠的世界位於距離地球 300 光年的地方，其是在克卜勒發現的所有系外行星中大小和溫度估計上與地球最為相似的。
▲ 克卜勒1649c（Kepler-1649c）在其宿主紅矮星周圍運行的插圖。這顆新發現的系外行星位於其恆星的適居帶，是克卜勒數據中最接近地球大小和溫度的系外行星。（圖片來源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter）
這個新發現的世界（系外行星）只有我們地球的 1.06 倍大。而且它從宿主恆星接收到的星光量是地球從太陽接收到的 75%，這意味著這顆系外行星的溫度可能也和我們的星球相似，但與地球不同的是它環繞的是一顆紅矮星，這類恆星以爆發超大閃焰而聞名，儘管在該系統中沒有觀測到這種現象，但這可能使行星的環境對任何潛在的生命產生挑戰。
NASA 位於華盛頓的科學任務局副局長 Thomas Zurbuchen 說：「這個有趣、遙遠的世界給我們帶來了更大的希望，那就是在恆星之間存在著第二個地球，等待著被發現。」「像克卜勒和我們的凌日系外行星巡天衛星（TESS）這樣的任務所收集的數據，隨著科學界年復一年地完善其尋找行星的能力，這將繼續產生驚人的發現。」
▲ 地球和克卜勒1649c（Kepler-1649c）的比較圖，它是一顆半徑只有地球 1.06 倍大的系外行星。（圖片來源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter）
關於克卜勒1649c仍有許多未知數，這包含了它的大氣層，因為這可能會影響這顆行星的溫度。目前對這顆行星大小的計算有很大的誤差，天文學中研究這麼遠的天體時，所有的數值都是如此。但根據目前已知的情況，克卜勒1649c對科學家們來說對於找尋潛在適居條件的世界特別有吸引力。
據估計，還有其他系外行星在大小上更接近地球，例如 TRAPPIST-1f 和 Teegarden c。另外還有一些可能更接近地球溫度的系外行星，例如 TRAPPIST-1d 和 TOI 700d。但是綜述以上這兩個值，也沒有其他系外行星被認為更接近地球又剛好位於其系統的適居帶內。
克卜勒1649c的軌道是如此緊密地繞著它的小紅矮星運行，以至於在該行星上的一年只相當於 19.5 個地球日。該系統有另一顆大小差不多的岩石行星，但它繞著這顆恆星運行的距離約為克卜勒1649c的一半，類似於金星繞著我們的太陽運行的距離，這大約是地球公轉半徑的一半。紅矮星是銀河系中最常見的恆星之一，這意味著像這顆行星的星球可能比我們之前想像的更常見。
▲ 插圖展示克卜勒1649c（Kepler-1649c）表面上看起來的樣子。（圖片來源：NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter）
尋找誤報
先前克卜勒任務的科學家們開發了一種名為 Robovetter 的演算法，以幫助整理克卜勒產生的巨量數據，該太空望遠鏡由 NASA 位於加州矽谷的艾姆斯研究中心管理。克卜勒使用過境法盯著恆星尋找行星，即尋找行星在宿主恆星前經過時的亮度下降。
大多數情況下，這些亮度的下降都是來自於行星以外的現象，舉例來說從恆星亮度的自然變化到其他宇宙天體經過時的自然變化，這使其看起來像是行星在那裡，但實際上並不存在。Robovetter 演算法的工作是分辨出那 12% 是真正行星的點狀物。那些被 Robovetter 確定為來自其他來源的訊號被標記為「假陽性」，即測試結果被錯誤地歸類為陽性的術語。
由於有大量棘手的訊號，天文學家們知道演算法會出錯，所以需要反覆檢查，這對於克卜勒假陽性工作組來說，是一項完美的工作。該小組對 Robovetter 的工作進行審查，檢查所有的假陽性訊號，以確保它們是真正的錯誤而不是系外行星，確保更少潛在的發現被忽略。事實證明， Robovetter 把克卜勒1649c標錯了！
即使在科學家們努力進一步實現分析過程的自動化，以盡可能從任何給定的數據集中獲得最大的科學價值，但這一發現也顯示出了對自動化工作進行雙重檢查的價值。即使是在克卜勒停止收集原始克卜勒星場的數據六年後（收集期間為 2009 年至 2013 年），以及再繼續研究更多地區之前，這項嚴格的分析發現了迄今為止發現的最獨特類地球天體之一。
可能的第三行星
克卜勒1649c不僅在大小和從恆星接收到的能量方面都與地球最匹配，而且它還提供了一個全新的母星系統面貌。該系統中的外行星每九次繞主星運行，則內行星幾乎正好繞四次。它們的軌道以如此穩定的比例吻合，說明這個系統本身是非常穩定的，很可能會長期存在。
近乎完美的周期比通常是由一種叫做軌道共振的現象引起的，但九比四的周期比在行星系統中是比較獨特的。通常共振的形式是二比一或三比二等比例。雖然還沒有得到證實，但這一比例的罕見性可能暗示著中間行星的存在，內行星和外行星同步旋轉，形成一對三對二的共振。
研究小組尋找了這樣一顆神秘的第三顆行星證據，但沒有結果。不過，這可能是因為這顆行星太小，無法看到，也可能是因為它的軌道傾斜度太小，無法用克卜勒的過境方法找到。
無論是哪種情況，這個系統都提供了另一個例子，即在紅矮星的適居帶內有一顆地球大小的行星。這些小而昏暗恆星的行星軌道必須非常接近，才能在該區域內不會太熱，也不會太冷，才有可能存在我們所知道的生命。雖然這個例子只是眾多例子中的一個，但越來越多的證據表示這樣的行星在紅矮星周圍很常見。
Vanderburg 說：「我們得到的數據越多，我們看到的跡象就越多，這代表潛在的適居帶且地球大小的系外行星在這類恆星周圍很常見。」 「我們的銀河系周圍幾乎到處都是紅矮星，而這些潛在適居帶的岩石行星環繞著它們，其中一顆看起來和我們的地球沒有太大區別的機率看起來更高一些。」
像克卜勒和 TESS 這樣的任務有助於促進天體生物學領域的發展，這是一項跨學科的研究，旨在了解遙遠世界的變數和環境條件如何孕育出我們所知道的生命，或者說是生命可能採取的其他存在形式。
✎ 參考資料 · References
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