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距离太阳最近的恒星──半人马座比邻星发现有颗宜居行星绕着这颗红矮星运行

从红矮星上看半人马座比邻星b行星,如上图所绘。 PHOTO ILLUSTRATION BY ESO, M. KORNMESSER

从红矮星上看半人马座比邻星b行星,如上图所绘。 PHOTO ILLUSTRATION BY ESO, M. KORNMESSER

半人马座比邻星是南门二的三合星系统的一部份,图示为数位巡天计画2(Digitized Sky Survey 2)的合成影像。 PHOTOGRAPH BY ESO

半人马座比邻星是南门二的三合星系统的一部份,图示为数位巡天计画2(Digitized Sky Survey 2)的合成影像。 PHOTOGRAPH BY ESO, DAVIDE DE MARTIN, AND MAHDI ZAMANI

如果一颗行星所在的轨道位置,能够让液态水存在它的表面,那么这一颗行星就被认为位在恒星的适居带上(图中右侧蓝色范围),比邻星b绕着又暗又冷的红矮星,这表示比邻星b

如果一颗行星所在的轨道位置,能够让液态水存在它的表面,那么这一颗行星就被认为位在恒星的适居带上(图中右侧蓝色范围),比邻星b绕着又暗又冷的红矮星,这表示比邻星b要位在适居带上,它与比邻星的距离就必须比地球和太阳的距离还要近许多。 *图表未按照比例绘制

天文学家是用视向速度(radial velocity)的方法,也就是所谓的都卜勒效应,找到了比邻星b的。这个方法是依据轨道上行星对恒星的引力,造成恒星轻微的摆动

天文学家是用视向速度(radial velocity)的方法,也就是所谓的都卜勒效应,找到了比邻星b的。这个方法是依据轨道上行星对恒星的引力,造成恒星轻微的摆动。

这些轻微的摆动会影响天文学家观测到光的颜色。如果恒星向地球接近,光的颜色就会移向为光谱中蓝色的那一端。而如果恒星远离地球的话,颜色就会移向光谱中的红端。

这些轻微的摆动会影响天文学家观测到光的颜色。如果恒星向地球接近,光的颜色就会移向为光谱中蓝色的那一端。而如果恒星远离地球的话,颜色就会移向光谱中的红端。

透过高精密的仪器,地球上的天文学家观察恒星摆动的模式。规律的摆动表示这颗恒星有一颗行星绕行着,这是相当有力的特征。就半人马座比邻星b来说,天文学家观察到一个11

透过高精密的仪器,地球上的天文学家观察恒星摆动的模式。规律的摆动表示这颗恒星有一颗行星绕行着,这是相当有力的特征。就半人马座比邻星b来说,天文学家观察到一个11.2天的周期模式,这显示有颗行星每11.2天绕行比邻星一圈。

这新发现的行星绕着半人马座比邻星运行,它是距离太阳最近的恒星,这颗行星是已知的行星中距离我们最近的一颗,科学家相信它和地球的质量相当,可能有适合生命存在的环境,

这新发现的行星绕着半人马座比邻星运行,它是距离太阳最近的恒星,这颗行星是已知的行星中距离我们最近的一颗,科学家相信它和地球的质量相当,可能有适合生命存在的环境,在它被发现之前,距离我们最近,而且可能有适合生命存在的行星是Wolf 1061c

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:李煦岱):一颗被半人马座比邻星的光所照亮的星球,距离地球只有4.24光年。

有些行星虽小,但仍能造成极大话题,最近几个星期一直有个传闻备受媒体关注:距离太阳最近的恒星──半人马座比邻星(Proxima Centauri),发现有颗宜居行星绕着这颗红矮星运行着。

现在,天文学家已准备好要揭开这个神秘外星世界的面纱。

位在智利的望远镜确实发现一颗质量与地球相当的行星,环绕半人马座比邻星运行着,这颗恒星只距离我们4.24光年;而且如果条件适合的话,这颗行星的运行轨道使其表面温度足以保存液态水。

位于天空南方的半人马座中的南门二是三合星系统,其中最小的恒星,便由一颗受到微弱红光所照亮的行星所绕行。

南门二向来作为科幻小说的奇异国度,经常被认为是人类航向星际时首先会抵达的地点,也是未来地球遭遇不可避免的灾难时,人们可能逃往的一个避难星球。

哈佛-史密森尼天体物理学中心及突破星摄计画(Breakthrough Starshot project)的顾问阿维·勒布(Avi Loeb)说「50亿年太阳死亡后,地球文明有望移居的地点,最有可能是比邻星周遭那个适合居住、岩石构成的星球。」

突破星摄已经宣布在本世纪末之前,要将小型太空船送往南门二的计画。但别期待很快就可以看到从这颗新行星传回的明信片,即使把太空船加速到光速的20%,那也要花上逾廿年的时间才能抵达比邻星,另外还要4.24年的时间才能将资料传回地球。

对系外行星有兴趣的人,可能会想起这并非首度在南门二里发现行星,2012年有天文学家宣称发现一颗行星绕着南门二B运行,南门二B是类似太阳的恒星,这颗新发现的行星质量和地球差不多,不过这发现却是一个贸然发布的例子。后续观测中,并没有发现这颗行星的存在,很可能只是资料上的杂讯,加上恒星本身的活跃现象,造成行星存在的假象。

有了这项新观测,这个恒星系统加入了数千颗具有行星的恒星行列;要把这颗行星变不见,可需要一位非常厉害的宇宙魔术师。

根据五十四个夜晚的观测,这颗行星存在的证据相当充分明显;光用眼睛读过这些数据就可以看出来,甚至用不着电脑来判断。耶鲁大学的格雷格·劳克林(Greg Laughlin)说「这结果再清楚不过了,完全不需用魔术把结果变出来。」

寻找比邻星

一群科学家发现这颗被称为比邻星b的行星,他们是暗红点计画(Pale Red Dot)成员,这是计画名称是由卡尔·萨根(Carl Sagan)描述从远方看地球时,就像个暗蓝点而来的。

科学上来说,这样的发现并不意外,过去十年来系外行星的研究显示,像比邻星这样的红矮星是非常可能有行星的,它们有很大比例就像这颗新发现的行星一样,特征是体积小,表面是岩石构成的,而且够温暖让水能在表面流动。

然而之前在比邻星搜寻行星都没有成功,这令人心动的结果显示比邻星至少有一颗行星存在着,至于是否还有其他的行星呢?正等着科学家们更仔细的搜寻。

当一颗行星绕着恒星运行时,它的重力会拉扯恒星,造成恒星轻微的摆动,较大的行星很自然地会造成较大的摆动,像地球这样的行星造成恒星的摆动就相当的微弱,这需要长时间的观测和非常精密的仪器来量测。

在2000年到2014年之间,对比邻星不定期的观测,就有一颗行星存在的迹象,但是这个结果并不是很肯定,如果就这样宣称有颗行星存在,可能会引起他人讪笑。为了确认有颗行星造成比邻星的摆动,暗红点团队使用地球上最灵敏的恒星摆动观测仪器──高精度视向速度行星搜索仪(High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, HARPS),在今年年初时他们用这个仪器来寻找这颗红矮星的行星。

认识隔壁新邻居

自从1988年以来,科学家已经发现了超过3000颗的行星,绕着太阳以外的恒星运行着,其中最近的一颗是比邻星b,它是一颗小的岩石行星,距离我们只有4.24光年远,它有可能位在适居带上。

从位于智利拉西拉的欧洲南天天文台,高精度视向速度行星搜索仪夜夜测量这颗比邻星的摆动,而科学家们热切地期待着接踵而来的每个数据。这个团队立刻就注意到11天数据中的相同模式。接下来大约20天晚上的资料再取得后,纪廉·安格腊达-埃斯库德(Guillem Anglada-Escudé)开始承认或许他们侦测到了一颗行星,然后再经过10个夜晚,他开始草拟一篇论文描述这个发现,这篇论文于8月24日发布于《自然》期刊。

埃斯库德说:「我们试着尽可能保持怀疑的态度,因为我们每晚收集一个点的数据。我们不希望公布发现之后,几个月后又把论文撤回。」

这些数据显示比邻星b的质量是地球的1.3倍,绕恒星运行的周期是11.2天,它所在区域的微弱星光,正好让行星表面的温度能够有流动的水。

行星或恒星?

因为南门二B行星的消失,以及其他原本发现的行星,后来都不见踪影,暗红点团队非常谨慎小心地确认他们的发现。首先,团队回头再次研究本世纪初期的观测资料。当他们使用更先进、更厉害的程式来分析这些资料时,那些令人感兴趣的讯号变得更强了。

接下来,也是非常重要的步骤,团队必须把这11.2天的讯号来自于这颗恒星的这个可能性排除。这不是件容易的事,因为半人马座比邻星会周期性喷发闪焰,爆发强烈的幅射到太空中。

加洲大学柏克莱分校的罗兰·维斯(Lauren Weiss)说:「的确有些测试可以做,这会让你原本以为会是颗行星,变成只是恒星本身活跃的现象。作者们做了所有的测试,而他们的发现到目前为止,行星的假设是站得住脚的”。 」

暗红点团队所作的其中一个测试,就只是单纯地观察这颗恒星。在合理状态下,从地球上应该可以观测到任何有规律的、不真切的恒星活动。但是透过好几座地面望远镜的观测,并没有出现与这11天期间相符合的恒星活动。

耶鲁大学黛伯拉·费雪(Debra Fisher)说,她认为比邻星的行星是可信的结果,虽然还不能百分之百确定,「没有任何迹象显示它们有关联。」

埃斯库德表示,有些征兆显示比邻星b可能有其他行星:资料中有个额外的讯号可能是来自于一颗以200天轨道绕行的超级地球,但研究团队仍需要再深入研究才能确定这个讯号的来源。

当星星连成一线

除了排除错误的可能性之外,证明是否为行星最受欢迎的方法之一,是用不同的侦测方法把它找出来。科学家已经准备好将加拿大MOST太空望远镜对准比邻星,从地球的角度来观测它的行星是否曾遮掩或经过比邻星。

「如果它确实遮掩、凌越比邻星,那就像击出一支漂亮的全垒打。位于适居带与地球尺寸相当的行星绕行最近的恒星,除非有无线电讯号从它发出来,不然我想不出任何比凌星更好的证据了。」劳克林说。

然而,行星与恒星完美排成一直线,让地球上的天文学家可以观察到凌星现象的机率很低,劳克林认为大约只有2%机率。

科学家尚未分析完MOST 望远镜关于凌星的资料,但是到目前为止,这些资料里「没显示比邻星b是不存在的。」主持MOST望远镜搜寻的哥伦比亚大学大卫·凯宾(David K​​ipping)表示。

同时,高精度视向速度行星搜索仪更进一步的观测,或其他即将上线使用的精密仪器也会在​​接下来的数年间,展开进一步观测,来协助确认讯号是来自于这颗行星或是恒星。而接下来数年的测量,只会让结果的可信度提高。

「如果这真的是颗行星,这11天的讯号就不会因为我们观测时间的不同而有所改变。这颗行星应该一直都在那里。如果任何人在几年以后试着再次做同样的观测实验,然而却没有看到相同的结果,那就不是个好兆头。」维斯说

外星生命

虽然这发现令人振奋,但是天文学家还需要一段时间才能告诉我们,比邻星b是否像我们知道的一样:适合生命居住。到目前为止,科学家对这颗行星的自然环境还不够了解,不过根据目前所得到的资讯,它不可能是第二个地球,甚至差远了。

埃斯库德表示,「这颗行星的轨道运行范围还算温暖,但这并不代表它就适合生命存在,这是我们必须加以讨论的议题 。」

首先,除了星球年龄相仿,半人马座比邻星跟太阳没有任何相似的地方。它的质量只有太阳的12%,但磁场比太阳强600倍,而它所发出大部份的光是温度较低的红外线。这颗行星的位置相当靠近比邻星,近到足以让液态水存在,不过比邻星会喷发出与太阳相当的X射线,所以这颗行星也位在破坏性非常高的高能粒子里。

其次是那些即使以红矮星的标准来看、都属于相当激烈的巨大闪焰。比邻星年老后已经不像以往那么活跃,但它在早期曾以惊人频率,向太空发射出强烈的紫外幅射,这可能对这颗行星上的初始生命造成破坏性的伤害。

不只如此,那些恒星的爆发及持续的X射线轰击,可能会侵蚀或剧烈改变大气的组成,这让行星表面失去对致命幅射的保护。

康乃尔大学的丽莎·卡坦奈格(Lisa Kaltenegger)表示:「如果大气更稀薄的话,更多紫外幅射会直射地面,地面上的生命将会往地下、水面下寻找掩蔽,或以其他机制来保护自己。」

另一个较大的可能是,在仅仅距离比邻星七百万公里的情况下,比邻星b有一面是永远面向比邻星的,而另一面则是永远朝向黑暗的宇宙。

所有的这些差异并不能证明生命在比邻星b无法形成和演化,只能说它的生命故事会跟地球截然不同。

卡坦奈格说:「如果那里生命存在的话,生命的形成可能比在地球上还要艰困,但这正是研究这些世界令人兴奋的地方。宇宙中这些世界只有些许不同,却能揭开难以想像的生命多样性。」





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