比鄰星b不孤單——過年就要熱熱鬧鬧_風聞

原創：牧夫天文

作者：Mike Wall

編譯：王婧彧

校對：王茸 張硯斌 尼安吉

美編：劉炎成

後台：庫特莉亞夫卡 李子琦

原文鏈接：

https://www.space.com/proxima-centuri-candidate-alien-planet-proxima-c.html

比鄰星行星系統的藝術想象圖

上圖右側描繪的是新發現的系外行星候選者——比鄰星c(Proxima c),它以5.2地球年的週期圍繞着紅矮星比鄰星公轉。這個行星系統還包括一個稍小的比鄰星b(上圖左側)，於2016年被發現。

Credit:Lorenzo Santinelli

比鄰星b的獨生子女生活一去不復返了。

故事要從2016年8月説起。天文學家宣佈在離太陽最近的恆星——相距只有4.2光年的比鄰星——附近發現一個地球大小的系外行星在圍繞着它旋轉。（相比之下，銀河系的盤面直徑大約10萬光年）

這顆行星就是比鄰星b，它正好位於比鄰星的“宜居帶”內，也就是恆星周邊液態水恰好能夠在行星表面存在的距離範圍。因此，在另一個“太陽系”裏，生命也許已經欣欣向榮了。（然而，這個幾率的大小一直備受爭議。比鄰星b和母星是潮汐鎖定的，這意味着它上面是冰火二重天。此外，紅矮星十分活躍，強烈的火焰也許早就剝去了比鄰星b的大氣層。）

比鄰星b藝術想象圖（左側亮星為比鄰星）

Credit: ESO/M. Kornmesser

發現者們分析了多年來安裝在智利歐南台的HARPS（高精度視向速度行星搜索器，High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher）和UVES（紫外和可見光光柵攝譜儀，Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph）得到的視向速度數據，注意到比鄰星受到圍繞着它旋轉的一顆行星比鄰星b引力的拖拽。

這支由來自倫敦大學瑪麗女王學院的Guillem Anglada-Escudé領導的團隊在當時並沒有發現還有其他行星也圍着這顆紅矮星旋轉的跡象，但是他們也無法排除這種可能性。現在，一項新的研究表明，地球最“親近”的系外行星也許並不孤單。

寒冷的“準”超級地球

在這項1月15日發表在期刊《Science Advances》的研究中，一支由Mario Damasso、Fabio Del Sordo以及Anglada Escudé領導的團隊重新檢查了舊的HARPS和UVES數據和一些新的HARPS觀測資料。

研究者們分析了比鄰星近年來的光譜數據，希望能找到表明另一顆行星存在的週期性振盪。（Damasso和Del Sordo在去年四月份在加州伯克利舉行的重大突破討論會上展示了他們的結果。）

HARPS和UVES 的觀測橫跨17.5年，有太多的信息要研究了。這項艱鉅的任務讓比鄰星c進入科學家們的視野。這是一顆至少6倍地球質量的行星，因此也許是一顆超級地球。比鄰星c每5.2地球年環繞比鄰星一週，這使它不利於生命的存在。

在意大利國家天體物理研究所運轉的圖靈天體物理台進行研究的Damasso指出，考慮到低亮度的母星和比鄰星c的公轉軌道大小，它能接收到的日射很少。簡單估計一下，它的行星平衡温度（指將行星當作黑體—即能夠吸收全部外來電磁波輻射能量的理想物體—且只考慮母星為外在輻射源時行星的表面温度）大約是40K（等於-233攝氏度）。

但是Damasso 和Del Sordo都強調宜居性是一個難題，因為要考慮的因素太多了，並且我們對於大多的系外行星系統的瞭解很匱乏。比如，要估計一個星球的真實的生命支撐能力，我們需要知道它的大氣層有多厚以及是由什麼組成的，還有它的母星是否活躍。（就像比鄰星b的例子那樣）

除此之外，即使不位於“宜居帶”的行星也有可能孕育生命。畢竟，木星的衞星歐羅巴（木衞二）和土星的衞星恩塞拉都斯（土衞二）雖然都覆蓋有冰殼，但同時也都擁有大量的地下液態水海洋，為生命的產生提供了條件。

木衞二

Credit: NASA/JPL/DLR

土衞二

Credit:NASA/JPL

而且，所有關於宜居性的討論都是評估一顆行星是否適合類地生命的依據，但是事實是我們並不能保證外星人和我們的生物化學結構相同。克里特大學的Del Sordo表示，他深信未來會發現許許多多我們料想不到的行星特徵，但是現在這種信念與科學無關，只是個人的一種觀點。

前路漫漫

Damasso 和Del Sordo強調，比鄰星c目前只是一位候選者，還需要其他的數據來確認它的存在。理想情況下，這些資料會是來自歐空局的用來天體測量的蓋亞衞星（Gaia）。

蓋亞衞星

Credit:ESA

Damasso説：“根據我們的研究，如果蓋亞能給我們預期質量的數據，並且沒有任何未知的障礙的話，我們的這次探測就能很可信地被證實或否定。”他補充道，研究團隊正在分析其他的HARPS和UVES數據能否肯定他們的發現。此外，研究員們正在考慮通過直接成像搜尋比鄰星c，特別是利用安裝在智利ESO的甚大望遠鏡（VLT，Very Large Telescope）上的SPHERE（分光偏振高對比度系外行星研究儀，Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch）。

Damasso表示這是一項挑戰，以現有的能力進行盲目搜索幾乎是不可能的。但是擁有的軌道數據能幫助我們在正確的位置找到行星的反射光。比鄰星c

直接成像的困難意味着，即使沒有SPHERE的探測，對於這顆行星的真實存在性也不會構成很大的衝擊。研究團隊的數據表明，比鄰星c確實就在那裏，等待着我們去發現。

Del Sordo表示，根據他們的計算，目前雙行星模型對數據的解釋度是單行星模型的五倍。這也就意味着，比鄰星c有83%的可能性是存在的。當然，後續跟進很重要。

最近一段時間稱得上是系外行星大豐收。前有TESS升空以來發現的第一個地球大小的位於宜居帶內的系外行星TOI700d, 距離我們約101光年。它也是包括TRAPPIST-1系統在內為數不多的此類系外行星。後有分別圍繞兩顆紅矮星GJ180 、GJ229A 旋轉的可能宜居的“超級地球”GJ180 d 和GJ229A c，分別距離我們19光年和39光年。除此之外，新近發現的距離我們29.5光年的“冷海王星”GJ 433 d雖然可能無法孕育生命，但也十分有趣。它是我們目前發現的最近的、最冷的類海王星行星。

新年伊始，一顆顆系外行星就迫不及待地登台亮相，給越來越近的春節也增添了熱鬧的氣氛。2020年一定是個充滿驚喜的一年！

『天文時刻』 牧夫出品

微信號：astronomycn

土星反照光裏的土衞一

影像提供與版權：Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA