“三体星”系统发现新行星,可能有一个比土星更巨大的光环

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户如乐9318
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比邻星的官方名称是半人马座α星C,和半人马座α星A以及半人马座α星B构成了一个三合星系统。其中,半人马座α星A和B组成了一个双星系统,被称作南门二。而我们通常称为比邻星的半人马座α星C,目前被认为是围绕着这个双星系统公转的一颗恒星——完全没有存在感。

由于三颗恒星之间的相互运动,它们也不是永远都处于现在这样的相对位置上。目前来说,比邻星距离我们4.25光年,是宇宙中距离太阳系最近的恒星。随着它们的公转,半人马座α星C会在某一天运行到比另外两颗恒星更远一点的位置上。因此,如果 从名称含义的角度上来说,三颗恒星应该轮流被称作比邻星

虽然刘慈欣创作《三体》的时候是通过自己的想象力描绘出了比邻星系的行星,但2016年的时候,天文学家果然在比邻星系发现了系外行星,这就是比邻星b。令人惊讶的是,它是一颗类地行星,半径约为地球的1.07倍,质量是地球的1.63倍,和地球非常相似。

比邻星b是欧洲南方天文台发现的,官方名称叫做 Alpha Centauri Cb (缩写α Cen C b)。它以0.0485个天文单位距离的轨道上围绕比邻星公转,这个距离虽然不足日地距离的1/20,但由于比邻星表面温度也只有太阳的一半左右(3042K),所以这颗行星表面的平均温度反而比地球还低,大概只有-39摄氏度,还算是处于宜居带。

不过,这也不代表比邻星b就是一颗宜居行星。科学家认为,像比邻星这样的红矮星有着强烈的远紫外辐射,很容易剥离行星的大气。因此,就算传说中的三体人真的存在,恐怕这里的环境对它们也并不友善。

在2017年的时候,天文学家就已经在怀疑,认为比邻星可能不止拥有一颗行星。

今年1月15日,希腊克里特大学的天文学家Fabio Del Sordo和意大利都灵天体物理观测站的同事Mario Damasso在《科学进展》杂志上发表了最新的观测结果,指出比邻星c真的存在。他们利用欧洲南方天文台高精度径向速度行星搜索器(High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher,缩写:HARPS)和紫外可见分光光度计(Ultraviolet and Visual EchelleSpectrograph,缩写:UVES)在17年内的数据, 发现比邻星出现了一次异常的摇摆,而摇摆又导致了光谱的偏移 ,这很有可能是另一颗行星导致的。2019年4月时,他们曾经宣布过这个消息,但当时还是怀疑,不过这一次显然比较有信心了。

实际上,比邻星b就是天文学家通过这种方法发现的,这就是 径向速度法 ,也是 目前寻找系外行星最有效的手段 。只不过,由于比邻星c对质量和距离因素,导致它对比邻星的影响非常小,每秒只有几米的偏差,给观测带来了极大的难度,需要将近20年的时间以及上述两台先进设备联合工作的条件下才能发现。

那么,Damasso和Del Sordo在2019年4月宣布有可能发现比邻星c后,隔了9个月才终于发表论文呢?原因在于,2017年,研究人员在利用位于智利的射电望远镜 " 阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列 "(ALMA)观测比邻星的时候,恰好发现了一个奇怪的信号,有可能是比邻星c存在的另一个证据。可惜,此后虽然不断请求,他们都没有机会重新使用该望远镜来寻找证据。后来,欧洲航天局的 盖亚卫星 对银河系数十亿恒星的观测结果,也为比邻星c 的存在提供了一点点侧面证据,所以他们才终于发表论文。不过,直到现在,比邻星c的真正身份,仍然有待确认。

之所以说盖亚只提供了一点证据,那是因为数据虽然倾向于比邻星c的存在,但是亮度却比同等质量行星高了10-100倍。为了解释这个现象,他们推测,比邻星c周围或许有大量的尘埃,或者是一个行星环,导致了亮度的偏差。如果行星环推测正确,那么比邻星c的外形,看起来大概和土星差不多,而且这个行星环的规模是土星环的3-4倍。

通过比邻星的摇摆,他们推测比邻星c的质量在地球的 6-8倍 之间,这个质量暗示它很可能是一颗气体行星,属于一颗迷你海王星。观测显示,比邻星c的轨道周期大约为1900天,也就是大约5.2个地球年——这个距离足以让它远远超出了比邻星的雪线,变成一个非常寒冷的世界,温度可能和太阳系的柯伊伯带差不多,不到-200摄氏度。

比邻星c虽然比第一颗“三体行星”距离宿主恒星更远,但是比邻星的强大辐射还是很可能十分强烈。不过天文学家认为,比邻星c 的磁场比较强,因此在它的上空,磁场和比邻星的恒星风时刻进行着“白热化”的厮杀,那就是持续不断的 极光

根据一些太阳系模拟的数据显示,外层行星在形成的早期会把更远处的彗星甩到内侧轰炸那里的行星。而且,比邻星c比内侧的比邻星b大得多,和太阳系的布局一样,因此,它对比邻星b来说可能并不会太友善。

随着地球的公转,大约在7月份的时候,比邻星系将会被太阳的光芒所遮挡,导致我们无法观测,直到2021年2月才能重新观测。因此,2020年给我们留下的,只有大约2个月的时间。然而随着新冠肺炎疫情的发展,最近我们似乎很难再有新的突破。

不过,除了坏消息之外,更多的还是好消息。

由于比邻星c距离比邻星相对比较远,因此在地球上看,两颗天体在大距的情况下角度相对比较大,因此可以利用寻找系外行星时比较罕见却有效的方法—— 直接成像法 ,行星成像光谱高对比度系外行星研究仪(SPHERE)在这方面非常擅长。

不仅如此,霍金生前曾经投资的 突破摄星计划 ,也有可能加入到对比邻星c的观测中来。而且,他们的目标不仅仅是观测比邻星系,甚至还包括发射数千个纳米级微型太空飞船,以理论上的 20%光速 前往比邻星进行实地观测,向人类讲述那里的一切。

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