比鄰星:我們知之甚少的近鄰
從宇宙角度來看,比鄰星可謂與我們近在咫尺。但是,它是怎麼運轉的?它有沒有行星?如果有行星,那行星上有沒有生命?關於這個鄰居,我們還有很多問題得不到答案。
1915年10月12日,在南非約翰內斯堡聯合天文台的一份通告中,他們宣布發現了一個亮度微弱的恆星,在天空中角運動速度異常快。羅伯特·因尼斯是這個觀測台的負責人,他發現的這顆星就是後來為大家所知的比鄰星——離太陽系最近的恆星。
發現太陽系的鄰居
大部分星星距離我們非常非常遙遠,以至於我們幾乎察覺不到它們在天空中的位置變化。但長期的觀察卻顯示,星座會緩慢改變形狀,並且天空中的每顆星都有著不同的運動方式,只是變化非常慢,沒有精密的測量就無法察覺。
這種星星在天空中位置的變化,是由星星與太陽系的相對運動而產生的。我們通常用自行運動角和自行運動速率來描述星體的位置變化。前者表明自行運動在天球上的方向,而後者表明運動速率的大小。
從地球觀察者角度來看,一顆恆星的自行運動越大(即星星在天空中位置的變化越大),就意味著離我們的太陽系越近。因此,羅伯特·因尼斯對尋找自行較大的恆星十分感興趣,因為它們很可能與太陽系相對較近。對「鄰居」的好奇,使得天文學家從未放棄對這些星星的探索。
為尋找這樣的星星,因尼斯決定查看離太陽最近的半人馬座恆星系統,當時已經知道半人馬座α雙星系統,但是還有沒有比這更近的恆星呢?他使用閃視比較儀,檢查了兩張該區域的攝影板,這兩張板上的圖像分別攝於1910年和1915年。
檢查攝影板對因尼斯來說是很難的工作,因為這兩張攝影板記錄了天空中到15°×15°=225平方度的一塊區域,圖像上的星星數量難以計數,而那時又沒有計算機代勞,全靠人眼一一分辨。為了減少對比檢查圖片過程對眼睛的壓力,因尼斯把測量區域縮小到60平方度,就這樣也還需要2周時間來檢查對比。更加困難的地方在於,原始1910年照片板被送往英國格林威治天文台,所以他只能與一個副本做對照,而副本和原本存在細微的星圖視像扭曲。
功夫不負有心人。因尼斯觀察圖像,發現在1910~1915年這5年之間,多數星星看起來都是靜止不動的,然而有一顆星星自行運動較大,似乎從一個位置直接跳到了另一個位置。
有趣的是,這顆星星的運動方向與半人馬座α星十分相似,距離也很近。它會不會與半人馬座α的雙星系統有所聯繫呢?
確定我們與鄰居的距離
新星與半人馬座阿爾法星可能存在聯繫,這意味著測量它們之間的距離或者視差角度十分重要。當天文學家測量兩顆星之間距離的時候,實際上測量的往往是它們之間的視差角度,也就是測量星星、地球和太陽之間的角度,用地球和太陽的距離作為基準線,進而計算星星之間的距離。
因尼斯經過計算,得出新發現的恆星的視差值為0.784″,這個值表明它與我們的距離比半人馬座α星與我們的距離更近,因此它也得名比鄰星。
多虧了歐洲依巴谷天體測量衛星,人們現在對半人馬座的α星和比鄰星的視差測量已經十分準確,分別是0.775″和0.772″,相當於4.32和4.22光年的距離。這些數值表明比鄰星與地球的距離比因尼斯1917年推測的要遠一些,不過,即使這樣,比鄰星仍然是距離太陽系最近的恆星。
與太陽大不一樣的鄰居
比鄰星是一顆低質量的M型紅矮星,直徑只有太陽的14%,質量約為太陽的12%。作為一顆步入老年的紅矮星,比鄰星發出的光很弱,即使在離它很近的地方,其視星等也只有11等,是肉眼所能辨識的光亮的1/100。我們在地球上想要用肉眼觀測,需要藉助一台極大的望遠鏡即使真有這樣的望遠鏡,想要在眾多亮度相似的繁星中辨認出它,仍是一個很大的挑戰。
從一開始,因尼斯就猜測,比鄰星與人馬座α雙星之間有所關聯,它們彼此距離較近,在空間內的行跡也非常相似。多數科學家堅持認為α星是一個三星系統,其中,比鄰星在一個軌道上緩慢地繞著更亮的那兩顆星運動。在一次近期的測量中,科學家計算出其軌道路徑特別長,像是彗星的路徑,延伸的距離是地球到太陽的距離的54萬倍。但要沿著這樣一個巨大的軌道運動簡直是不可能的,因為會被銀河系其他星體的引力所干擾。這個問題的答案目前我們還無從知曉,但未來天文學家會不斷改善測量技術,有可能會發現α雙星(A星和B星)的引力究竟是如何成功抓住比鄰星的。
有行星和生命嗎?
今天,天文學家正在密切關注著比鄰星的一舉一動,他們用哈勃望遠鏡的精密制導感測器和地面望遠鏡進行觀測,尋找任何可能存在的影響因素。要知道,比鄰星可能會受其他星球影響出現運動軌道的晃動,鄰居家如果出問題,搞不好會殃及池魚。
天文學家們還想知道是否有行星圍繞比鄰星公轉,但是比鄰星太暗了,能夠發現其周邊行星的機會微乎其微。科學家打算利用引力透鏡來發現被黑暗遮蔽的行星,從地球的角度來看,比鄰星在2016年2月會從太陽和一顆恆星中間穿過,其時,比鄰星的重力會使那顆恆星的光線彎曲,產生引力透鏡效應。而比鄰星周邊果真有一顆行星的話,引力透鏡效應就會發生一些變化,這可以間接證明有行星存在。
如果真的發現了行星,那上面會有生命存在嗎?
像許多其他M型紅矮星一樣,比鄰星是一顆會閃光的星球。也就是說,它的光亮會在短短几分鐘的時間內極大增加,猛然爆發。這些猛烈爆發的光亮可能是由於恆星表面的爆炸所引起的,類似太陽耀斑,但比太陽耀斑更加猛烈。M型紅矮星爆發耀斑的時間是隨機的,間隔從幾小時到幾天不等,有時候還可能同一時間爆發多次耀斑活動。耀斑的能量來源在於星球的地磁場、它們的旋轉以及其外層湍流運動之間的相互作用。
比鄰星通過X光的形式釋放出大量耀斑能量。這就意味著,如果有任何其他行星環繞該恆星運動,恐怕在上面是找不到任何生命痕迹了。
不斷向我們靠近的鄰居們
到目前為止,科學家還未發現比比鄰星更近的恆星。事實上,比鄰星正不斷向太陽靠近,但是它要移動到距離太陽系最近的位置還得再過2.74萬年,到時候它距離太陽系就只有2.9光年的距離,半人馬座的α星會緊隨其後。
不過,未來可能還有別的恆星距離太陽系更近。據預測,有一顆質量只有太陽的一半的、微弱的K型紅矮星——GL710將會取代比鄰星,成為距太陽系最近的恆星。在150萬年後,它很可能會在與太陽系相距1光年甚至更近的地方出現。距離如此之近,就像與太陽系連在一起一樣,以至於它會擾亂圍繞太陽的奧爾特彗星雲,還有可能會把大量彗星送入太陽系。要是到時候,如果人類還沒有滅絕,那麼他們可得提防著點這些「宇宙炸彈」。
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