另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水

就在刚刚,欧洲南方天文台(ESO)发布了一项声明,确认了此前已经在坊间流传多时的一个消息:科学家们在距离太阳系最近的半人马座比邻星周围发现了一颗岩石系外行星,并且其与比邻星之间的距离适当,因而处于所谓“宜居带”范围内,这就意味着其地表有可能允许水体以液态形式存在,这就意味着这颗行星表面有可能存在适宜生命居住的环境条件。在比邻星周围发现可能存在宜居条件,并让人猜想可能存在生命的系外行星。这样的消息不禁让人想到国内著名科幻作家刘慈欣的《三体》一书中的相关情节。

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 1

这张艺术示意图展示的围绕红矮星比邻星运行的系外行星“比邻星b”表面的可能景象。比邻星是距离太阳系最近的恒星。在画面中右上方比邻星b的天空中,可以看到双星系统半人马座αAB。比邻星b质量稍大于地球,运行于比邻星周围的宜居带范围内

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 2

这张图像合成了欧南台3.6米望远镜上空的星空背景,并展示了哈勃空间望远镜拍摄的双星系统半人马座αAB(左下方)以及比邻星(右下方)

另一个地球家园?

当然,随着美国宇航局开普勒望远镜的升空以及各项观测与分析技术的飞速进步,系外行星的发现数量在过去几年里已经呈现出爆炸式增长,但其中的绝大部分要么质量太大,是气态巨行星,更像木星或者土星,而不是地球或者火星那样的岩石星球;要么就是距离太远或者太近,因此无法维持适宜的地表温度,从而让液态水得以在其表面稳定存在。但其中也的确正有越来越多的系外行星引起人们的高度关注,因为它们的属性特点正越来越和地球相近。

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 3

这张信息图将比邻星周围新发现的行星轨道与太阳系的相同区域进行比较。可以看到比邻星b的运行轨道远比水星到太阳之间距离近得多。但由于比邻星本身温度较低,因此其宜居带更靠近里侧,比邻星b恰好运行在宜居带内

很多人可能还记忆犹新,就在去年,美国宇航局召开发布会,宣布了一项“第二个地球”的发现。那颗系外行星编号Kepler 452b,其质量大约比地球大60%,研究人员认为其表面可能存在着活跃的火山和海洋,还有与地球上相近的光照条件,但其地表重力要比地球强两倍并且一年的时间是385天。

然而Kepler 452b距离地球达1400光年,这是一个令人绝望的遥远距离,我们根本无法想象在可预见的将来跨越如此广袤的空间,并造访这颗可能和地球非常相似的星球。

而相比之下,距离地球仅有大约4.2光年的比邻星则是一个理想得多的目标。这恐怕也是这项发现背后所蕴含的最大意义。

以下是欧洲南方天文台(ESO)公布的声明全文翻译:

借助欧洲南方天文台(ESO)和其他研究设施,天文学家已经获得确凿证据,表明有一颗行星正围绕距离地球最近的恒星(除太阳,译者注)比邻星运行。这颗人们探寻已久的天体被命名为比邻星b(Proxima b),围绕着它温度较低的红色母星以大约11天的周期公转,其温度条件适宜液态水在其地表存在。这一岩石行星的质量略大于地球,也是迄今已知距离我们最近的系外行星——也有可能是太阳系之外能够让生命栖息的最近场所。

描述这项里程碑式发现的相关论文将在2016年8月25日发表于《自然》杂志上。

就在距离太阳系仅4光年多的地方有一颗红矮星,由于其是除了太阳之外距离地球最近的恒星,因此被命名为“比邻星”。这颗位于半人马座的低温恒星非常暗淡,用肉眼难以看到,并且位于两颗明亮的多的双星半人马座αAB的附近。

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 4

这张图像展示的是2016年上半年监测到的比邻星相对地球观测视线的径向运动情况。有些时候比邻星会以大约每小时5公里的速度接近地球,而另外一些时候它则会以相同的速度远离地球。这种有规律性的径向运动大约以11.2天为周期

在2016年上半年,位于智利境内拉西拉(La Silla)的欧洲南方天文台(ESO)3.6米望远镜上安装的HARPS光谱仪对比邻星进行了有计划的观测,同时世界各地的其他望远镜也进行了相应的同步观测。这就是“黯淡红点”项目( Pale Red Dot)。这是一项由伦敦大学玛丽皇后学院格列姆·安哥拉达-艾斯卡德(Guillem Anglada-Escudé)教授所领衔的一个天文学家小组所开展的观测计划,旨在搜寻比邻星周围可能存在的系外行星产生的引力拖拽效应所导致的恒星来回晃动。

由于这一话题引发了广泛的公众兴趣,有关这一项目在今年1月中旬至4月间取得的进展通过“黯淡红点”项目官网以及社交媒体进行了公开分享。相关报告的发布也伴随着全球各地的专家所撰写的大量拓展文章。

格列姆·安哥拉达-艾斯卡德对这项特殊搜寻计划的背景进行了介绍:“关于可能存在一颗行星的最早线索是在2013年发现的,但当时的探测结果并不能完全令人信服。自那以后,我们一直在努力工作,在ESO和其他机构的协助下开展更多观测。目前进行中的‘黯淡红点’项目光是筹划就花费了大约两年的时间。”

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 5

不同天体的大小对比,其中包括半人马座α三星系统中的三个成员(包括半人马座αAB双星系统中的两个成员恒星以及比邻星)。其中Sun是太阳,Jupiter是木星,图的最上方是天狼星,倒数第二个是比邻星

另一个地球:距离地球最近恒星周围发现系外行星地表或有水的照片 - 6

这张图展示的是,如果站在比邻星b的表面观察,比邻星在天空中所呈现的圆面大小;作为对比,同时展示了地球上看到太阳的圆面大小。实际上比邻星要比太阳小得多,只是由于比邻星b距离比邻星实在太近才使后者看上去比太阳更大

来自“黯淡红点”项目的数据,再结合此前由ESO以及其他机构所获得的观测数据,最终得到了这样一个令人兴奋的清晰信号。有些时候比邻星会以大约每小时5公里的速度接近地球——大约相当于人类的正常步行速度——而另外一些时候它则会以相同的速度远离地球。这种有规律性的径向运动大约以11.2天为周期。对于这一运动中产生的多普勒效应的细致分析显示在其周围存在一颗行星,其质量至少为地球的1.3倍,公转轨道距离比邻星大约700万公里,这仅仅相当于日地距离的大约5%。

格列姆·安哥拉达-艾斯卡德也描述了自己在过去几个月间的兴奋心情:“在‘黯淡红点’项目期间的整整60个夜晚,我每天都要不断检查并确认信号的一致性。从前10天看希望很大,从前20天看与我们的预期相当吻合,而当达到30天时,得到的结果已经相当明确了,于是我们马上开始起草论文!”

类似比邻星这样的红矮星是一类非常活跃的恒星,其变化的特征有时候会和系外行星所产生的信号相似。为了排除这一可能性,研究组在项目进行期间利用智利阿塔卡马天体观测台的ASH2望远镜以及LCOGT望远镜网络对比邻星的亮度变化进行了非常精确的观测。当比邻星发生耀斑期间获得的径向数据都从最终的分析中予以剔除。

尽管比邻星b围绕母星公转的轨道距离要比太阳系内水星与太阳之间的距离要近得多,但比邻星本身的亮度也要比太阳黯淡的多。因此比邻星b恰好落在了比邻星周围的宜居带范围内,其估算得到的地表温度将能够允许液态水在其地表存在。不过尽管其轨道距离适中,但其地表很有可能受到来自母星紫外和X射线耀斑的强烈影响——远远比地球受到太阳的相应影响剧烈的多。

有两篇独立的论文分别对比邻星b的宜居性以及气候特征进行了探讨。研究显示在这颗行星地表今天仍然存在液态水的可能性不能被排除。而如果情况的确如此,那么液态水可能只会存在于该行星表面光照最充足的区域,这或许是在永远向阳的一面(如果是同步自转)或者就是在热带地区(如果是3:2共振轨道)。比邻星b的自转,来自母星的强烈辐射以及这颗行星的形成历史都会让它的气候特点与地球上的情况有所不同,并且比邻星b上存在季节现象的可能性很低。

这项发现将是后续更详尽观测工作的开端,不仅是利用现有观测设备或是例如欧洲极大望远镜(E-ELT)这样的下一代巨型望远镜。比邻星b将成为未来在宇宙中搜寻地外生命线索的重要目标。事实上,半人马α系统也的确是人类飞往另一个恒星系首个尝试——“摄星”计划(StarShot project)的选定目标。

格列姆·安哥拉达-艾斯卡德总结道:“我们已经发现了许多系外行星,未来还将发现更多。但寻找距离最近的地球翻版并取得成功将成为我们毕生的回忆。这项发现凝聚了很多人的故事和他们付出的努力。这一结果也是对他们所有人的致敬。接下来要做的是,就是搜寻比邻星b上的生命…。。”(晨风)

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: