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克卜勒任務（Kepler Mission）是美國國家航空暨太空總署設計來發現環繞著其他恆星之類地行星的太空望遠鏡^[4]。使用NASA發展的太空光度計，預計將花3.5年的時間，在繞行太陽的軌道上，觀測10萬顆恆星的光度，檢測是否有行星凌星的現象（以凌日的方法檢測行星）。為了尊崇德國天文學家克卜勒，這個任務被稱為克卜勒任務^[5]。

克卜勒是NASA低成本的發現計畫聚焦在科學上的任務。NASA的艾美斯研究中心是這個任務的主管機關，提供主要的研究人員並負責地面系統的開發、任務的執行和科學資料的分析。克卜勒任務進度的處理是由噴射推進實驗室執行，貝爾太空科技公司負責克卜勒任務飛行系統的開發。

克卜勒太空船於2009年3月6日22:49:57UTC-5發射^[6]，已確認了130多個系外行星和發現了超過2700顆候選行星^[7]。

2013年5月15日，克卜勒太空望遠鏡由於反應輪故障，無法設定望遠鏡方向，因此被迫停止其搜尋系外行星任務。^[8]

克卜勒任務的科學目標是探索各種不同行星系的構造^[9]，通過勘測大量的恆星樣本達到幾個目標：

• 對各種不同光譜類型的恆星進行廣泛的觀測，以確定有多少類似地球的行星或大行星存在或鄰近適居帶（也稱為「古迪洛克行星」）^[10]。
• 測量這些行星軌道的大小和形狀的範圍。
• 估計有多少的行星存在於多星系統中。
• 測量短周期巨大行星的亮度、大小、質量、密度和軌道的大小。
• 使用其他的技術來辨認每個被發現的行星系統和它們的其他成員。
• 確定這些擁有行星的恆星的特性。

利用其他方法檢測到的系外行星絕大多數都是大行星，它們都像木星或者更大。克卜勒是設計來發現只有這種質量的30至600分之一的行星，也就是類似地球這樣大小的行星。使用的方法是凌日法，需要重複的觀察到行星從恆星前方掠過的凌日現象，如果是地球大小的行星將會造成恆星的視星等降低0.01%的數量級。亮度減少的程度可以用來推測行星的質量，而由兩次凌日的時間間隔可以推測行星軌道的大小和估計它的溫度。

行星軌道能否橫越過恆星的前方，其機率與沿著視線方向的軌道的直徑和恆星的直徑有關。像地球這樣大小的行星，在1天文單位的距離外橫越過像太陽這樣大小恆星的機率是0.465%，或是215分之1；但在0.72天文單位（金星的軌道距離）機率就增加為0.65%；如果恆星是後期G型的恆星，例如鯨魚座τ，這樣的行星將會是類地行星。另一方面，因為在同一個系統內的行星傾向於在相似的平面上運行，因此發現多顆行星繞行同一顆恆星的機率也會較高。例如，一個外星人運用像克卜勒這樣的系統來觀察地球凌日的現象，他有12%機率也會看見金星凌日。

克卜勒任務發現類地行星的機率遠高於哈伯太空望遠鏡，不僅是它有遠大得多的視野（大約10平方度），並且還能檢測行星凌星的現象。相反的，哈伯太空望遠鏡是有能力和用來解決大的問題，而且不會長時間的關注同一個星野範圍。克卜勒的任務在設計上要能同時觀察十萬顆的恆星，並且每30分鐘測量一次它們的亮度變化，這使他很好的機會可以觀察到凌日的現象。另一方面，對太陽大小的恆星有215分之一的機率，意味著在十萬顆之中100%可以檢測到，而且像地球這樣的行星，克卜勒可以達465顆之多。這個任務非常確定是很適合發現繞著其他恆星而像地球一樣大小的行星^[11][12]。

由於光度減弱的非常少，因此克卜勒必須至少連續觀察到3次的行星凌星造成的現象才能確定；因為大的行星造成的信號比較容易檢測出來，因此科學家預期克卜勒最先發現的應該會是如同木星或是更大的行星，而且這樣的報告可能只需要幾個月就會獲得。較小的行星，和更遠的行星要花較多的時間，預期要找到像地球這樣的行星需要三年或更長的時間^[13]。

來自這個任務的數據也能用來研究星震造成的各種不同型式的變星，特別是顯示出類太陽震盪的。

成果

克卜勒太空望遠鏡於2010年4月1日宣布的第一個主要研究結果。正如天文學家預期，最初發現的行星都是短週期行星。隨著任務持續繼續，更多長週期行星候選逐漸被發現。2011年12月，總共有2,326顆候選行星被發現^[18][19]。其中207顆與地球大小相似、680顆是超級地球、1181顆為海王星大小、203顆為木星的大小、55顆則比木星更大。此外，48顆候選行星被發現位於可居住區。克卜勒太空望遠鏡團隊估計，大約有5.4％的恆星擁有地球大小的行星候選，而17％的恆星則有多顆行星。

2011年12月，兩顆候選行星克卜勒20e^[20]與克卜勒20f^[21]被證實環繞類太陽的恆星克卜勒20^[22][23][24]。

2013年[編輯]

依據加州理工學院的天文學家在2013年元月發表的一項研究成果，銀河系擁有1000億至4000億顆行星，即每一顆恆星至少擁有1顆系外行星^[25][26]。此一研究結果是基於對克卜勒-32恆星的行星系統，認為銀河系中的恆星有行星環繞是很普遍的。在2013年1月7日，他們宣布又發現461顆系外行星候選者^[27]。克卜勒觀測得越久，它可以檢測出週期更長與更多的行星^[27]。

自從2012年2月釋出克卜勒星表以來，克卜勒發現的行星候選者已經增加了20%，總數已經達到2,740顆，環繞在2036顆恆星的周圍。

——NASA^[27]

在2013年宣布的新候選者，KOI-172.02是一顆在適居帶環繞著與太陽相似恆星的類地球系外行星，是可能存在著外星生命的「主要候選者」^[28]。

2014年[編輯]

2014年2月13日，科學家宣布發現數百個可能為行星的天體，其中有幾個大小與地球相約，且位於適居帶中。^[29]

2月26日，科學家宣布從克卜勒數據中，證實了715顆新的系外行星。發現所運用的新方法稱為「多重性確認」，即從過去在聚星系統周圍發現的行星的確認率進行推算。這種方法用在多行星系統上，可以大大加快多個新行星的確認過程。發現的新行星中，95%比海王星小，其中包括克卜勒-296f在內的4顆行星，大小低於地球的2.5倍，而且位於適居帶中，即其表面溫度適宜液態水的存在。^{[30][31][32][33]}

克卜勒所得出的數據也有助超新星的觀測和研究。^[34]由於它採集數據的頻率為每半小時一次，所以對於監視這種短期天文事件極為有用。^[34]

2014年12月18日，美國國家航空暨太空總署宣布K2階段任務發現了首顆系外行星：一個編號為HIP 116454 b的超級地球。研究團隊在為展開K2任務做準備的工程數據中，發現了這顆行星的標記。由於只探測到一次凌日事件，所以須作出進一步的徑向速度測量。^[35]

2015年[編輯]

如圖所示，處於適居帶、與地球尺寸相近的系外行星已確認有8個。^[36]

2015年1月6日，克卜勒太空望遠鏡團隊宣布，確認系外行星已超過1000個；其中，最新發現的三個行星，克卜勒438b、克卜勒442b與克卜勒440b，分別處於它們各自太陽的適居帶；在這三個新行星裏，有兩個可能是由岩石構成。^[36]

1月27日，英國伯明罕大學研究團隊發布，從分析克卜勒太空望遠鏡數據，發現最古老的行星系，至少有5顆太陽系外行星圍繞著年齡為112億歲的恆星克卜勒444運轉。^[37][38]

7月23日，NASA宣布發現系外行星克卜勒-452b，其距離地球1400光年。克卜勒-452b圍繞其恆星克卜勒-452公轉，距離主星位置適合液態水的存在。克卜勒-452b的體積比地球大60%，有較大可能為岩石星球。它距離其主星恆星的距離，和地球和太陽之間的距離相似，這顆恆星本身距離地球430秒差距，在天鵝座。它比太陽稍亮，年齡較太陽大15億年。^[39]