三體成真？比鄰星發現潛在宜居行星！

天下 08-25

半人馬座比鄰星的光線溫暖著這個外星世界，比鄰星是一顆距離我們4.2光年的紅矮星。

在這張藝術家繪製的插畫中，比鄰星b沐浴在紅矮星發出的黯淡光線下。

三體成真？比鄰星發現潛在宜居行星！

繪圖：ESO, M. KORNMESSER

撰文：Nadia Drake

小行星有時候會引發巨大騷動。幾個星期來，急不可耐的新聞媒體一直在傳播這樣的傳言：紅矮星比鄰星周圍存在一顆潛在宜居行星，比鄰星是距離太陽最近的恆星。

如今，天文學家終於準備好揭開這個外星世界的神秘面紗了。

位於智利的天文台確實發現了一顆質量與地球相當的行星在圍繞比鄰星旋轉，該行星距離地球4.24光年，被命名為比鄰星b。如果條件合適，其所處地帶將足夠溫暖到可以在其表面維持液態水的存在。

該行星圍繞著半人馬座α（南門二）三星系統中最小的恆星旋轉，位於南天半人馬座。

半人馬座α長期以來一直是科幻小說作家筆下的主角，往往被視為人類進入星際空間的第一站——或者當地球遭遇無法避免的危機時，成為未來人類的避風港。

「未來五百萬年內，作為太陽消失後的備選家園，一顆圍繞在比鄰星周圍的宜居岩質行星將會是我們人類最有希望遷居的對象，」哈佛-史密松森天體物理中心的Avi Loeb說道，他是「突破攝星」計劃的顧問。

早在今天的聲明之前，「突破攝星」計劃就宣布要在本世紀後期向半人馬座α發射微型航天器。不過一時半會之間，各位還是不要期望能收到來自那裡的明信片為好：即便航天器能達到光速的20%，要抵達比鄰星也得花上20多年，之後還得等上4.24年才能收到返回的數據信息。

外星愛好者們或許還記得，這不是第一次在半人馬座α發現行星。2012年，天文學家曾宣布發現一顆類似地球的行星在圍繞半人馬座α的B星旋轉——這一次也是被心急的媒體提前劇透。然而其身影隨後便消失不見，進一步的觀測無法證實其存在，人們認為是恆星自身的活動和雜訊數據導致了這次誤會的發生。

在最新觀測中，比鄰星b成為了數千顆潛在宜居行星名單中的一員，而且這回已經基本證實了它的存在。

相關數據基於54個夜晚的觀測，比鄰星b的信號很強烈，即便不依靠計算機演算法，憑肉眼都能從數據中察覺到它的存在。

「這可真是再明顯不過了，」耶魯大學的Greg Laughlin說道。「你無需使用特殊手段便能分辨出它的信號。」

尋找比鄰星

比鄰星b的發現者來自「黯淡紅點」項目團隊。卡爾?薩根曾用「黯淡藍點」來形容從遙遠太空中看到的地球，該項目便得名於這個典故。

從科學上來講，這次的發現並不算什麼大驚喜。根據過去十年的經驗來看，類似比鄰星這樣的紅矮星周圍很可能存在有行星，其中大部分都和比鄰星b差不多：小型岩質行星，且足夠溫暖到表面維持液態水流動。

雖然之前在比鄰星周圍的搜尋沒有正式結果，但有較明顯的跡象表明那裡至少存在一顆行星有待更全面的搜尋。

當行星圍繞恆星旋轉時，會對恆星產生輕微的引力拖曳效應，導致恆星搖擺不定。體積更大的行星自然會造成更大的恆星擺動。而像地球這樣較小的行星對恆星造成的擺動則很難被觀測到，需要用極度敏感的機器長時間觀測才能發現。

在2000年到2014年期間的零星觀測暗示，比鄰星周圍可能存在一顆公轉周期為11天的行星，然而信號太弱無法確定。「黯淡紅點」團隊決定要確認比鄰星周圍是否真存在這樣一顆行星，今年早些時候將高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）對準了這顆紅矮星。

高精度徑向速度行星搜索器位於智利拉西拉的歐洲南方天文台，它一夜又一夜地測量著比鄰星的運動，科學家們急切等待著新數據的出現。項目團隊幾乎立即便發現了數據中以11天為一個周期的信號。大約20天後，Guillem Anglada-Escudé開始認可他們確實有所發現；又是10天過去，他開始起草論文描述這次發現，這篇論文被刊登在8月24日的《自然》雜誌上。

「我們試圖儘可能地保持懷疑態度，因為我們每天晚上都在收集數據點，」倫敦瑪麗女王大學的Anglada-Escudé說道。「我們可不想事後再自己打自己臉。」

數據表明，比鄰星b的質量是地球的1.3倍，公轉周期為11.2天，來自恆星的微弱光線足以維持液態水在該行星表面流動。

是行星還是恆星？

考慮到之前曾有過這類「糗事」，因此「黯淡紅點」團隊在證實自己的發現時尤為謹慎。起初，團隊重新查閱和處理了本世紀早些時候的觀測數據，結果發現原始信號在新的處理方式下變得更加強烈。

接著是非常重要的第二步，團隊需要排除比鄰星是信號來源的可能性。這可不容易：因為比鄰星頗為古怪，會定期性爆發耀斑，並將輻射噴向太空。

「有幾種診斷性測試能區別出目標是行星還是恆星，」加州大學伯克利分校的Lauren Weiss說道。「論文作者將這幾種測試全都做過了，結果發現應該就是一顆行星。」

「黯淡紅點」團隊做過的一個測試就是簡單觀測比鄰星，好確定是否能從地球上看到任何有欺騙性的定期恆星活動。但多個地基望遠鏡都沒有發現能匹配11天周期的恆星活動。

「看上去似乎沒有任何與之相符的恆星活動，」耶魯大學的Debra Fischer說道。她認為儘管還沒有百分之百確定，但比鄰星b的存在應該可信。

有跡象表明，比鄰星b甚至可能還有兄弟姐妹：Anglada-Escudé表示，數據中的另外一種信號表明，可能存在一個公轉周期為200天的超級地球，但該團隊需要做進一步研究來確定信號來源。

凌星觀測，進一步的確認手段

「如果確有凌星現象，那就意味著行星的存在。在宜居帶圍繞最近恆星公轉的地球般大小的行星，沒有比這更完美的了——除非我們收到來自那裡的無線電廣播，」Laughlin說道。

然而，天文學家能在地球上看到行星凌星這種完美排列的情況非常罕見：Laughlin估計只有2%的可能性。

科學家尚未對來自恆星微小變動及振蕩衛星太空望遠鏡的數據完成全部分析，不過迄今為止，「還沒有任何明顯跡象能否定比鄰星b的存在，」哥倫比亞大學的David Kipping說道，他是該項目的負責人。

不過，高精度徑向速度行星搜索器和其他將於近期上線的敏感儀器的進一步觀測將有助於確認信號究竟是來自行星還是恆星。為此再等上幾年時間會讓結果的可信度更高。

三體成真？比鄰星發現潛在宜居行星！

比鄰星是半人馬座α三星系統的一部分，這張合成圖來自數字化巡天項目。

攝影：ESO, DAVIDE DE MARTIN, AND MAHDI ZAMANI

「如果目標真是一顆行星的話，那麼11天的信號周期就與我們觀測比鄰星的時間沒有太大關係。這顆行星會一直在那裡，」Weiss說道。「如果有人在未來幾年內重複這項實驗卻沒有看到相同信號的話，結果恐怕就不大妙了。」

生命的希望

儘管我們對這次發現感到興奮，但天文學家還需要一段時間才能確認比鄰星b是否適合人類居住。就目前而言，科學家對這顆行星的真實特性還缺乏足夠了解——不過基於現有信息來看，它不大可能與地球一模一樣，甚至與地球沒太多相似之處。

「該行星處於一個溫暖的位置，但那並不意味著它是宜居星球，」Anglada-Escudé說道。「我們會就此展開大量討論。」

首先，除了「年齡」以外，比鄰星與太陽並沒有什麼相似之處。其質量是太陽的12%，磁場強度是太陽的600倍，發出的光線主要是相對較冷的紅外光。比鄰星釋放的X射線量與太陽相當，意味著離它足夠近、能在表面維持液態水的行星會始終處於破壞性高能粒子的轟擊之下。

其次是巨大的耀斑，即便是以紅矮星的標準來說也太過猛烈。比鄰星已經處於較為平靜的「高齡」階段，然而一旦它極為頻繁地釋放大量紫外輻射，就會對這顆年輕行星表面的所有生命產生威脅。

不止如此，恆星爆發和持續的X射線轟擊會侵蝕或嚴重改變大氣中的化學性質，導致行星表面遭到致命輻射時相對不受防護。

「如果那裡的大氣較薄，就會有更多的紫外輻射轟擊地面，」康奈爾大學的Lisa Kaltenegger說道，「生活在地面的生命要麼得託庇在地下或水下，要麼就得依靠另一種機制來自我保護。」

比鄰星b距離恆星約700萬千米，很有可能有一面始終朝向恆星，另一面則始終面向星空。

所有這些不同之處並不能確證比鄰星b上無法演化出生命，但即便真有生命存在的話，也將與地球上的大為迥異。

「如果那裡存在生命，其開始階段也將比地球上更為嚴酷，」Kaltenegger說道。「不過，這正是研究外星世界讓人興奮的原因所在。它們與地球相比或許只是稍有不同，但演化出的生物多樣性將遠超我們的想像。」

見識一下隔壁的行星新鄰居

自從1988年以來，科學家已經發現了3000多顆圍繞恆星旋轉的系外行星。最新發現的比鄰星b是一顆小型岩質行星，距離我們4.24光年，或許位於宜居帶內。

彼此的距離

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