尋找系外行星

汪詰

科普作家，“科學聲音”成員，自媒體節目《科學有故事》主播。著有《時間的形狀：相對論史話》《星空的琴弦》《科幻世界漫游指南》等作品。

《億萬年的孤獨：地外文明探尋史話》

天文學家想到了一個非常巧妙的方法，他們把這個方法稱為“天體測量法”。要理解這個方法的原理，必須先給大家普及一點基本的物理知識。當一顆行星繞著恒星公轉時，粗略地看是恒星不動，行星繞恒星轉動。實際上根據牛頓力學我們可以推算出，恒星和行星其實是圍繞著它們的共同質量中心旋轉，這個共同質量中心被稱為“質心”。但行星的質量相較恒星來說往往非常小，比如地球的質量只有太陽的三十三萬分之一，所以地日的質心位于太陽內部。因此，盡管擺動幅度非常小，但從理論上來說，恒星是在“抖動”的。換句話說，如果我們觀測到宇宙中的某顆恒星在有規律地抖動，那么，除了有一顆行星在圍繞著它旋轉以外，找不出第二個合理的解釋。

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但這絕對是一件知易行難的事，說起來容易，真想要觀察到恒星的抖動，那可真叫一個難。要知道，我們的地球不但在自轉，還在公轉，也就是說我們放在地面上的望遠鏡相對于恒星來說，本身就在不停地運動之中。在這種情況下要觀測到恒星的抖動有多難，我打個比方你就知道了。玩過兒童樂園里那種叫作“咖啡杯”的游樂項目嗎？你坐在一個大“咖啡杯”里面，而這個咖啡杯又放在一個大圓盤上，游戲啟動后，整個大圓盤就會轉動起來，與此同時，咖啡杯本身也開始自轉，這就和我們地球的狀況是一樣的。此時，你的任務是坐在咖啡杯里面觀察遠在幾千米外的一個小小的燈泡發出的微弱燈光，并且要觀測出這個小燈泡在1 毫米內的輕微抖動。如果有人向你宣布他成功觀測到了燈泡在抖動，恐怕你不會那么輕易就相信他吧。

圖1 光學望遠鏡中的天狼星

如果在天狼星的邊上有一顆不發光的行星，那么它在望遠鏡中的亮度必然還要再暗淡1 萬倍。但真正麻煩的并不是行星太暗，而是如果它恰恰位于一顆很亮的恒星旁邊，與恒星的亮度對比后，它會完全隱沒在天狼星散發出的那個刺猬狀的光團中。所以，想要找到系外行星靠直接觀測是不太靠譜的，必須得想一些“奇門招數”，從而間接觀測到系外行星。

“油頭粉面，矯揉造作”是人們對“漂亮男孩”們的一貫看法。當白皙柔弱、打扮入時、干凈精致的外表出現在男性身上時也時常有觀念保守的評論者腹誹，這不是“男人”該有的樣子。然而一代京劇大師梅蘭芳，臺上扮作佳人風華絕代，似會被今日的“純爺們”視為不男不女；然而蓄須明志，不向日寇低頭的堅毅果敢，又何嘗不是君子立于天地間的錚錚鐵骨？由此可見，是精神的風貌決定了為人的高度，而非所謂“精致”或是“粗糙”的外表。

從20 世紀50 年代開始，尋找太陽系以外的行星就成了天文學上最令人著迷的一項觀測活動。既然太陽系有那么多行星，那么別的恒星系也應當有很多行星才對，有行星的存在，才有可能出現外星生命。

圖2 行星和恒星圍繞共同質心旋轉

天狼星是夜空中最亮的幾顆恒星之一，很容易識別。我們在地面上用大口徑的光學望遠鏡對準它，所拍攝出來的照片就像上圖展示的那樣。不過你千萬不要認為天狼星真實的形狀就是像圖上那樣的一個大刺猬，這是由于地球大氣扭曲了光線，就像你從水下看地面上的景物一樣，再加上天文攝影需要長時間曝光，地球又在自轉，因此拍出來的照片就成了這個樣子。真實的情況是你在那個刺猬狀的光團上用針刺一下，刺出來的小洞差不多就是實際拍攝到的恒星的大小。而圖片上箭頭所指的那個小亮點，你或許覺得那就是一顆行星，看起來確實有點像，而且人們發現它大概40 年繞天狼星轉一圈。然而，如果做一些簡單的計算就會發現，箭頭所指的那個天體距離天狼星有好幾光年之遙，而且至少像太陽一樣明亮，這說明它也是一顆恒星，并且是天狼星的一顆“伴星”，它們互相圍繞著對方旋轉。

復合鉆鉸刀包括刀頭和刀柄兩部分，刀頭由直槽鉆頭、鉸刀和倒角局部復合而成，鉸刀為四齒直槽結構，刀柄為直柄，整個刀具構造為整體式刀具。

谷物促進瘤胃發育，從3日齡或更小開始飼喂谷物，3周齡時開始大量攝入谷物（0.5磅/天），斷奶前 14～21天攝入谷物1磅/天或更多。斷奶之前顆粒料采食量跟斷奶后顆粒料采食是直接線性相關的。

雖然實踐難度很高，但不管怎么說，天體測量法是個了不起的主意，它打開了天文學家們的思路，找到了間接觀測行星的方法，并且奠定了以后尋找系外行星的各種方法的基礎。