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敲敲敲,有人在家嗎?談「另一個地球」─ CoRoT-9b
2010/03/19 16:43:08瀏覽5523|回應26|推薦119

    ﹝此為木星與其六十三個「月亮」之一的示意圖,非 CoRoT-9b﹞

法國太空總署旗下衛星之一的 "CoRot" 最近發現了一顆新的外星系行星,類似我們太陽系的木星和土星﹝也就是說,它比地球「重」得多,約有地球二十幾倍的質量﹞。環「日」﹝它的「太陽」﹞軌道則有如水星﹝也就是說,比地球更接近它自己的「太陽」﹞。科學家們給這顆行星取名為"CoRoT-9b"。

這顆 CoRoT-9b 比較特別的地方有三:

一、它的表面溫度不像以往發現的天外行星那麼高,而與地球近似。它的溫度據測在攝氏零下二十度到一百六十度﹝有如地球的極地、火山﹞之間。這是第一顆最像地球的天外行星。

二、這顆 CoRoT-9b 的軌道雖然還是非常「近日」,和以往發現的天外行星比較起來還算是遠的了﹝至少十倍遠於以往發現的行星﹞。這是由於探測技術進步的結果。遠距行星的發現主要靠它行經它的「太陽」面前,由地球觀測而進行之。這種方法叫做「transiting method」。CoRoT-9b 不止軌道穩定,而且公轉緩慢,所以科學家才有充裕的時間觀測、研判。

三、以往由於技術上的原因,發現的多半是有如我們木星這樣的巨型氣態星體。這顆 CoRoT-9b 雖然含有大量的氫和氮,卻也有個像地球一般的固態地表,和在高溫與高壓狀態下的土壤、岩石、水。

不像木星有什麼特別意義嗎?有的。不像木星才有可能像地球,也較有可能孕育生命。

木星基本上是一顆「失敗的太陽」,幾乎全由氣體構成。要是它之前夠大,就會是一顆和太陽一樣發光發熱的恆星。木星雖說是個氣態行星,但由於重力強大的緣故,任何固體譬如太空船掉下去的話,還沒到「木心」就會被強大的壓力解體。木星地心的物質型態目前並不清楚,據研判是為一小顆固態核心,其外圍是一層極厚之「金屬氫」,再更外圍則是分子狀﹝先液狀再氣態﹞的氫和氮。但這兩種氣體在木星深處的液體狀態和在我們地球上冷卻後形成的液態氫、氮性質不盡相同。「金屬氫」地球上則更是沒有。

伽利略號無人太空船在探測過木星與其眾諸衛星七個月任務完畢後,壽命將盡之時原本要墜落在木星的「月亮」之一,一顆名叫「歐羅巴」的衛星上的。後來科學家們怕因此「污染」了歐羅巴﹝把地球的生命 ── 即使只是細菌,送上歐羅巴﹞,而故意操控使之墜入木星,於二OO三年九月二十一日以每秒五十公里的高速衝入木星大氣,在二十二倍地球大氣壓與攝氏一百五十三度的高溫下解體、氣化而壽終正寢。之所以怕污染歐羅巴,不怕污染木星,就是因為歐羅巴較木星更有可能蘊藏生命。如果不小心污染了歐羅巴,以後再發現歐羅巴上有生命跡象,就很難斷定是它自己原有的還是人類污染造成的了。

派出無人太空船去探測 CoRoT-9b 目前尚無可能。現在觀測到這顆行星繞經它太陽面前是大約發生在我國南北朝時代的事情。這影像以光速「飛」了一千五百多年才來到地球,進入天文望遠鏡的鏡頭裡,最後讓我們看見。「現在」這顆 CoRoT-9b 怎麼了?多半還在,但得等一千五百年後,到西元三五OO多年時才會知道。我們永遠只能得知它一千五百年前的樣貌,因為距離就是如此之遙遠,在我們的現在講它的「現在」無意義。愛因斯坦早說過的,宇宙沒有「同時」這回事。

同樣的,如果 CoRoT-9b 上有「人」,他們「現在」的科技夠高,望遠鏡夠好,也會觀測到地球上有個叫「中國」的地方,分南北而治。北有拓跋珪立的北魏,南有蕭衍立的南梁,兩邊廂正在中土分庭抗禮。再往後的隋、唐、五代十國,他們還看不見,更不會知道我們「現在」已經看見「過去的他們」了 ─ 整個宇宙沒有人能看見「現在的我們」,都只看得見「過去的我們」;離越遠的看到的越「過去」。大家看到的都是「人家的過去」。

有趣的是,這一千五百光年的距離還算是近的了,基本上它就在我們銀河系內與太陽系比鄰而居。如果銀河系像臺灣那麼大,CoRoT-9b 離我們差不多就只有總統府到台北車站那麼遠。

看來觀測出外星系行星蘊含生命的可能又向前邁出一大步。梵諦岡教宗在前不久早已搶先一著,說外星生命符合聖經講法,並不違背基督教教義。

這就更有趣了,人的大腦或有其極限,人的嘴可沒有辦不到的事情。

( 知識學習科學百科 )
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盹龜雞~ 五月23日 科隆主教大教堂
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CoRoT-9b 星球
2010/03/23 15:31
 

高衲的心眼, 從東西方哲理哲思抽出, 一跳跳到 另一顆類地球上, 還為文詳加介紹, 真是令人羨慕的自由飛翔啊.

文中說星球核元之外有一層”金屬氫”,以為是我老眼昏花 看錯了, Google了一下才知道 真有這個東西, 受教了.

公式看得腦袋打結 , 懷疑高衲可是有意讓不能正經弟弟,抱著頭痛的腦袋逃走?

我也來試解釋為甚麼Spacetime會用光來作計算.  因為我們觀察到的星球影像 ,是由望遠鏡傳 光影像給我們的眼睛.所以光速x兩地落差時間=星球距離

若距離已知, 距離/ 光速= 地球落後之光時間  ~   這樣說可對 ?

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2010-03-24 04:19 回覆:

盹姐聰明。

基本上對的。距離除以速度等於時間,所以任何影像傳送任何距離都一定要一段時間。

妳看自己的腳趾頭,也是它的「過去」─ 一個極極極極極短期的過去。光從腳趾頭跑到眼睛也須要一段時間,而這時間不是零。

麻煩開始要來了:沒有誰落後誰這回事。讓我再用大峽谷解釋一下。

假使大峽谷寬 10000 公尺﹝十公里﹞,假設光每秒只傳 500 公尺。峽谷正中央有一盞燈,峽谷兩邊山頭各有一群人。

大家說好的,一見燈亮就舉手,比比看那邊快。

後來燈亮了,它的光在 10 秒內傳到兩頭﹝5000/500=10﹞。兩邊的人立刻舉手。兩邊舉手的影像也各以 10 秒的時間傳到就在峽谷中間亮燈處的裁判。裁判一看,兩頭一樣快,不分勝負。

可是在甲端的人明明看見,自己這方見燈亮舉手之後,乙方過了 20 秒﹝10000/500 = 20﹞才舉手的。 

在乙端的人也明明看見,自己這方見燈亮舉手之後,甲方過了 20 秒﹝10000/500 = 20﹞才舉手的。 

雙方都堅持自己這邊快,而且快很多。

裁判的看法則是,雙方都在他亮燈後 20 秒後舉手﹝燈光 10 秒傳到兩端,舉手 10 秒傳回裁判 5000/500 + 5000/500 = 20﹞。

所以沒有誰領先或誰落後的問題,因為要判誰先誰後,得有一個共同的開始。現在的情況是,把燈放在峽谷中央,看起來像是公平;如果兩方人馬都懂光速這回事,雙方都同意願將看見到對方舉手的時間減去 20 秒,再跟自己比,這樣公平不公平?

公平是公平了,可是問題還沒完。

這個公平是建立在一個假設之上的:你的、我的、裁判的「一秒」都是一模一樣的「一秒」才行。可是事實不是這樣。

假使三方拿的鐘都是同廠出品,事先校正到一秒不差,而且保證永遠不會有誤差的標準鐘。事後送回原廠比對時有可能發現,三只鐘的時針分針秒針已經完全不一樣了。

如果我們將場景般到太空,甲方的背後有一顆好大的星球,裁判則離此星球稍遠些,乙方又更遠。那麼根據裁判的鐘,乙方是在他燈亮後 19.9999 秒﹝小於二十秒,隨便舉個數字而已﹞舉手,而甲方 是在他燈亮後 20.0001 秒舉手,乙方勝。

如果我們將場景放大到非常遠,甲方背後的星球放大到非常大,裁判有可能會發現,甲方根本是在燈亮後好幾年才舉手的。

若將場景縮小到極小,小到量子世界,裁判也有可能發現,乙方根本在他還沒亮燈就舉手了。

而這只是星球質量影響時間的一個例子。如果有一方在移動﹝這就等於雙方都在移動,因為誰也不能說自己在動或不在動。憑什麼?在太空耶﹞,時間又會受到影響。

如果此移動又有加速度﹝越來越快,越來越慢,或繞一個什麼東西轉圈子﹞,時間又會「變濃或變淡」。

如果以光速運動,就更詭異了。如果你是一顆光子,那麼從 137 億年宇宙誕生前到現在,你所經過的時間還不到一秒,基本上就是零 ─ 你會「沒有時間觀念」,根本沒有時間這東西,怎麼告訴你都沒用。

如果你掉進一個黑洞,你一下子就走到宇宙時間的盡頭 ─ 外面的人的遙遠未來。

而這些在遠處的旁觀者,他們會看見你掉進去,只是那個「掉」的動作越來越慢,越來越慢,從飛速到幾秒掉一公尺到幾小時掉一公尺到幾天幾年幾世紀才掉一公尺,最後看見的是你根本就停留在一個叫「事界」的地方,好像永遠不往下掉了。

等這些人也走到宇宙時間的盡頭 ─ 誰知那要多久─ 他們才會看到你果然最後真的有掉進去。

離大質量物體近,或以高速運動者,他的時間比較「濃」,反之則「淡」。我們的手錶,比住在地球軌道太空站裡那些太空人的手錶快。他們回到地球就得調整手錶。可是他們對一秒的感覺和我們是一樣的,毫無不同。


SCFtw2
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joyce呀~~~
2010/03/22 22:31

.

這很容易瞭解,不過就是距離問題。地球跟狗屁星距離太遠了,光要走三千年才走到,那麼現在從地球上路的光要三千年以後才會走到狗屁星人阿呆家的院子裡,而阿呆現在站在院子裡抬頭看到的地球是三千年以前的地球,所以阿呆看不到萬里長城,因為三千年前地球上沒有萬里長城。

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joycelinlin愷悅
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時光的到達點
2010/03/22 11:38
這太難明白了,這在我們非科學者來說,真是太難明了耶。這是時光觀察嗎?與光速有關。這光年的計算,說來,像一種投映?在他星球看到我們的過去歷史映像播出一遍,是幻映一般?
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2010-03-23 03:38 回覆:

不難的,Joyce。

大峽谷最寬處有十公里。假使妳站在這邊山頭,我站在那邊山頭,妳我彼此看得見對方,不必靠望遠鏡。我喊一聲「Joyce」,你只見我張嘴,沒聽見聲音。大約半分鐘後,妳聽到「Joyce」。就像打雷一樣,先看見閃電,雷聲不久後才傳來。這是因為聲音在空氣中傳得慢,每秒只三百三十公尺。一公里它得跑三秒鐘,十公里要三十秒。

假使光速沒真的那麼快,只有音速的三倍,而妳我有心電感應,妳知道我張口叫喊的真正時間,那麼在妳「感應」到我開口之後十秒,我的光傳來,妳見我張口,再過二十秒,聲音也到了。

假使我在 CoRoT-9b,妳在地球,妳感應到我張口了,因為距離太遠,我的光即使以真的光速傳也得 1500 年後才傳到,妳才看得見我在叫妳。如果此時妳也開口叫「GolfNut」,我也立即感應到了,我就知道妳已經看見我叫妳,也已經回叫了,然後我開始慢慢等,等1500 年後妳的光傳到,我看見妳張口叫我,確證我的心電感應沒錯。

用望遠鏡只是將景像放大,除此和用肉眼看並無不同。景物看起來遙遠,是因為人眼能分辨遠近,比耳朵分辨遠近的功能強得多。嗅覺則無此能力,人很難聞出一個東西到底是近還是遠。

還有「心電感應」這東西即使真有,也不可能像上述那樣「隨即」得知。我舉心電感應只是為了方便說明,假設有一種可以「隨即」的方法,來說明光速只是比聲音快,而且快得多,但不是「無限快」,快到可以「隨即」。

所以,假使我們在看月球時忽然看見阿姆斯壯插的國旗動了一下,我們可以斷定,那面國旗在我們看見它動時之前 1.3 秒就已經動過了,因為光從月亮傳到地球要 1.3 秒。


不能正經
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讓我想起了童年時期的讀物
2010/03/21 06:19

記得小學時家中類似的百科全書好幾套,但講天文地理一類的,最讓我感到奧妙的是,星星在晚上的光,居然是很久很久很久以前所發出來的,當時"光速"的概念讓我覺得不可思議的神奇而頻頻問大我好幾歳的老哥,問到他煩了還挨了罵...

這標題,下得很像是對小朋友說話 ^^

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2010-03-22 02:55 回覆:

怎麼可以罵這麼好奇的好弟弟呢?

愛因斯坦在一九四八年六月十九日的一封給 Lincoln Barnett 的信中說:

It is not good to introduce the concept of the mass M = m/\sqrt{1 - v^2/c^2} of a moving body for which no clear definition can be given. It is better to introduce no other mass concept than the ’rest mass’ m. Instead of introducing M it is better to mention the expression for the momentum and energy of a body in motion.

他的意思和你的疑問大有關係。

這個東西  \gamma = 1/\sqrt{1 - v^2/c^2}  叫做 "Lorentz factor"

以下是愛因斯坦狹義相對論的原始發表論文﹝是德文﹞:

http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_17_891-921.pdf

在那裡你會找到很多這句子:

wobei
\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

意思是:

where

 \gamma = 1/\sqrt{1 - v^2/c^2}

這正是上面那個  Lorentz factor

以此:

m = \gamma m_0 \!

這小 m 即是信裡那個大 M,小 m 帶個零就是信裡那個小 m。

物體真正的質量(rest mass)就是此"小 m 帶個零"。由於

\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}

當物體以光速進行時,v = c, 而 Lorentz factor ─ 上式中的 r ﹝其實不是 r,是 gamma﹞會變無窮大﹝因為一減一等於零,再開方根還是零;上面的一除下面的零等於無窮大﹞,因此「這小 m 即是信裡那個大 M」會變無窮大,牛頓力學第二定律 F = ma 裡的 F ﹝「力」﹞也必需無窮大,而宇宙沒有什麼叫做「無窮大」的力這東西,所以這是不可能的,因此物體再快也無法超過光速,其證已明。

但如果「小 m 帶個零」之值為零那麼

m = \gamma m_0 \!

可以成立,因此速度等於光速的東西,譬如光子,其質量一律必須等於零,而事實也確實如此。瞭解到此我們不能不佩服愛因斯坦。

光子的速度與時間的關係詳參 什麼叫做「光子在瞬間遍訪宇宙」?﹝弦論 O﹞


花蔭深濃
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實在太有趣了
2010/03/20 15:29

從沒想過從別的星球看地球的角度,居然是百千年前的事!

如果將來有更新科技,突破時間速度等因素,是否可能用新技術快速到達其他星球,然後用舊技術觀看地球,如此就可以破解不少歷史奇案了!( 這想法好像有點呆喔~那時候如果能突破這些限制,不用這麼麻煩,就可以回到過去了吧!)

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2010-03-20 16:23 回覆:

是的,我們說對日抗戰時「以空間換取時間」,這話在物理上也有特殊意義:時間和空間是分不開的,愛因斯坦給取了個名字,叫 "spacetime",這不是「空間和時間」,而是「時空」,就一個東西,不是兩個。

空間的阻絕也造成時間的差異,這是沒辦法的事情,因為宇宙最高的速度是光速,而光速慢得很 ── 如果我們把宇宙廣裦的空間納入考量的話。其他速度就更別提了。

時空的巨大阻隔一般人很難想像,但或許這正是我們可以住在地球安然無恙的重要因素。星球之間的距離動輒以光年計,大家太近碰撞倒還在其次,高科技的要消滅低科技的直如喝杯涼水。人類存在的時間那麼短,到過的地方又那麼近,沒有理由自以為厲害到那裡去,別有外星人來最好。人家若來得了,我們就好像被人類拿著槍去非洲打獵的獵物,危險的是我們自己。

人類存在的歷史也還太短,所以現在還存活著。如果宇宙的歷史像臺北一零一大廈的高度﹝500公尺﹞,人類的歷史則只有五公分長﹝像小指頭那麼長﹞;耶穌到現在大約是一根黑髮的直徑﹝千分之五公分﹞。

大家在時間上最好也別重疊,免得強的欺負弱的。

時間若逆轉,並不違背任何已知物理定律,但目前無此實際現象自然發生。也從未發現有高於光速的事實。


SCFtw2
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小衲呀~~~
2010/03/20 13:19

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你這一篇是藉著介紹人類的機器探險新發現來從事普及科學教化的辛勤勞動,很成功呀~~~ ^@@^

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GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2010-03-20 14:02 回覆:
謝謝誇獎。我的歷史也在進步當中。特地去查了一下,原先以為一千五百年前是唐朝,沒想到唐朝還不到一千五百年前;晉朝又太遠,約在一千七百多年前;找來找去找出原來是南北朝。這個沒概念的很辛苦。
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