比鄰星的行星軌道運動可能是未來星際航行的焦點

凌安

在距離太陽系最近的星系半人馬座，有一個地球大小的行星，繞著比鄰星公轉(zhuǎn)。由于其與母星的距離十分合適，所以該行星上很可能存在液態(tài)水。科學家近期在《自然》雜志上發(fā)表的這一發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)了科幻小說作家長久以來的夢想：這是一個潛在的可居住的世界，與地球的距離也很近，足以讓人類發(fā)送他們的第一個星際航天器。

倫敦大學瑪麗皇后學院的天文學家艾斯庫德主持了這項研究，他表示：“尋找外星生命從現(xiàn)在真正開始了。”

人類首個探索這個附近世界的機會可能來自最近公布的“突破性明星”計劃，該計劃將在未來幾十年內(nèi)建造小型的激光推進星際探測器。從地球到比鄰星的距離為1.3秒差距，探測器以1/5光速行駛，大約需要20年即可抵達。

比鄰星的質(zhì)量至少是地球質(zhì)量的1.3倍，是一顆紅矮星，比太陽小得多。其行星的公轉(zhuǎn)周期也很短，僅需11.2天。紐約哥倫比亞大學的天文學家大衛(wèi)·凱普說：“如果你試圖選擇你最想要的星星類型，那么就是它了。這讓人興奮不已。”

早期的研究暗示了比鄰星周圍有類地行星的存在。從2000年開始，設置在智利的歐洲南方天文臺的一個光譜儀，就在尋找由繞軌道運行的行星的引力引起的星光轉(zhuǎn)變。所得的測量結果表明，每隔11.2天，輻射強度就會有一些變化。起初，天文學家不能排除信號是由行星運行或其他類型的活動引起的，例如恒星耀斑。

2016年1月，艾斯庫德及其同事開始了新的研究，以明確之前對比鄰星的猜想。歐洲南方天文臺批準了艾斯庫德團隊的申請，允許該團隊在1月19日至3月31日之間使用歐洲南方天文臺的不同望遠鏡，觀察比鄰星的第二顆行星。他們幾乎每天晚上都會觀測，每次20分鐘。 艾斯庫德說：“迄今，我們有10個夜晚觀察到了非常明顯變化。”

1990年，“旅行者1”號為地球拍攝了著名的“暗淡藍點”照片。該團隊將這項工作稱為“暗淡紅點”運動，這是因為比鄰星是一顆紅矮星，其行星將呈現(xiàn)紅色或橙色，也許會籠罩在一片類似于地球夜晚的溫暖色彩中。

雖然該行星在可能存在液態(tài)水的距離的軌道上運動，但其他因素可能使其不宜居住。它可能會被潮汐鎖定，這意味著行星的一個半球總是面對著比鄰星，比鄰星可能會燒焦它，而另一半則一直保持冰冷嚴寒。活躍的恒星偶爾會用破壞性的X射線耀斑照射行星。因此，我們還不能確定該行星是否對生命具有保護性，是否存在對生命友好的大氣層。

比鄰星屬于半人馬座α星三星系統(tǒng)。2012年，《自然》雜志報道稱，一顆類地行星圍繞著這個三星系統(tǒng)的另一個成員——半人馬座αb星——運行。現(xiàn)在，這項研究結果已不被大多數(shù)科學家看好，但外行星專家稱，比鄰星的猜想更有可能獲得支持。

德國圖騰堡圖林根州立天文臺的天文學家阿蒂·哈澤茲說：“人們叫我懷疑論者，但我認為這個結果更加穩(wěn)健。”

這一次，艾斯庫德團隊認為，將新的觀察結果與2000年以來的歷史測量結果相結合，可以增強對這一發(fā)現(xiàn)的信心。得克薩斯大學奧斯汀分校天文學家小組的成員邁克爾·恩德爾說：“在很長一段時間內(nèi)，它在相位和振幅方面保持穩(wěn)健的態(tài)勢。這表明它是一顆行星。”這些數(shù)據(jù)甚至包含一個可能存在的另一個類地行星的線索，它可能圍繞比鄰星運行，公轉(zhuǎn)周期為100天至400天。

現(xiàn)在，研究人員希望該行星能夠運行到比鄰星對著地球的那一面，以便地面觀測。雖然這個概率很低，但這樣的“過境”可以揭示行星的細節(jié)，比如它是否存在大氣層。由大衛(wèi)·凱普領導的團隊一直在比鄰星周圍進行獨立觀測，并且加班加點地處理數(shù)據(jù)，以尋找任何可疑信號。

賓夕法尼亞州立大學的天體物理學家施坦因·希古拉德森表示，有關比鄰星周圍類地行星的發(fā)現(xiàn)，迎來了對矮星周圍小型行星的興趣日益增長的科學時代。美國航空航天局的開普勒空間望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)已經(jīng)表明，固體行星在恒星周圍很常見，而這些恒星就是銀河系中最常見的恒星。“這是對該推斷的完全證明。”他說。

現(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)比鄰星周圍的類地行星被認為是行星探索新階段的標志。“它帶給我們的目標和重點是建造下一代望遠鏡，甚至在未來某天抵達和訪問它們。”大衛(wèi)·凱普說，“我們需要把對系外行星的科學研究提升到一個新的水平。”