專家解讀「三體人」行星：空間環境惡劣，沒有季節之分

當得知在距離我們那麼近的地方有一顆和地球差不多大小的星球，我們的心臟難免會加速跳動。

歐洲中部時間8月24日晚，歐洲南方天文台召開新聞發布會，宣布在與地球最近的恆星——比鄰星周圍發現一顆位於宜居帶內的行星。由於比鄰星（Proxima）是太陽的「隔壁鄰居」，距離我們僅4.23光年，這項發現引起了廣泛關注。很多人驚呼，科幻小說《三體》中的「三體人」家園被發現了！

歐洲南方天文台舉行新聞發布會。來源：ESO（歐洲南方天文台）官網

這顆行星被命名為「比鄰星b」（Proxima b），距離比鄰星只有700萬公里（0.047天文單位），繞行一周只需要11.2天。儘管這個距離比水星到太陽的距離還要近得多（只有後者的12%），但由於比鄰星屬於紅矮星，質量僅為太陽的0.123倍，光度僅為太陽的1.55‰，表面溫度為2526.85℃，比鄰星b仍然處於所謂的「宜居帶」，擁有允許液態水存在的適宜溫度。然而，這麼短的距離會使行星遭受來自恆星非常強烈的紫外線和X射線照射，其空間環境比地球惡劣得多。

比鄰星是南門二（半人馬座α）三星系統中的一顆恆星，相較於南門二雙星來說，更靠近地球，因此被稱作「比鄰星」。雖然南門二是全天第四亮的恆星（-0.3等），但比鄰星的視星等只有11等，非常暗，我們不僅無法用肉眼看到，用地面望遠鏡觀測它也不太容易。

藝術家描繪的比鄰星b風景  來源：ESO（歐洲南方天文台）官網

今年上半年，歐洲南方天文台設在智利的拉西拉天文台（La Silla）用3.6米口徑HARPS光譜儀，對比鄰星進行了非常細緻的觀測。在行星圍繞恆星運轉時，行星的引力作用會令恆星的視向速度（即朝向和遠離地球方向的速度）產生微小的變化，這些變化會反映在恆星光譜中的吸收線上，呈現非常小的多普勒效應——在運動的波源前面時，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高（藍移）；在運動的波源後面時，會產生相反的效應，波長變得較長，頻率變得較低（紅移）。HARPS是一台特別設計的極為精密的儀器，能夠探測到小於每秒1米的多普勒位移。想像一下，一個極為暗弱的紅色光點在很小的範圍內前後擺動，雖然眼睛看不出，但在光譜儀面前，行星卻露出了蹤跡。

在漫天恆星中，比鄰星永遠是我們最關注的焦點之一，因為它是我們太陽系的鄰居，遠親不如近鄰嘛。事實上，關於比鄰星（包括南門二系統）周圍行星的探測近幾年就沒停過。2013年，歐洲南方天文台以及美國部分設備就已經有所發現，但並未得到具有說服力的結果。今年1月中旬到4月期間，相關的觀測數據也都是公開的，只不過直到今天，科研人員才最終完成論文，向公眾正式宣布了他們的發現。

南門二、比鄰星在天空中的位置  來源：ESO（歐洲南方天文台）官網

最新的數據是由「黯淡紅點」計劃取得的，結合早期的歐洲南方天文台及其他天文台的觀測資料，科研人員才終於獲得這樣一個令人興奮的明確結果。探測發現，比鄰星有時候會以5公里/小時的速度（相當於人的正常步行速度）靠近地球，有時候又以相同速度遠離地球。如此微小的變化恰恰在HARPS的探測範圍內，天文學家由此可以推算出徑向速度的重複周期為11.2天。再做進一步分析，就推算出造成這種結果的原因——距比鄰星700萬公里處，存在著一顆約為1.27倍地球質量的行星。

研究人員古伊勒姆·安格拉達·埃斯庫德說，他們仔細核對了「黯淡紅點」計劃60個晚上的數據，前10個晚上的數據「看著還行」，檢查到前20個晚上時認為「值得期待」，等到檢查了30個晚上後，覺得結果「相當明確」，當即決定起草論文。當然，研究團隊也十分謹慎，利用設備仔細排除了其它的可能，因為紅矮星與太陽相比，質量很小，光度也很弱，會表現出類似行星的舉動。

南門二A/B和比鄰星與我們的距離  來源：ESO（歐洲南方天文台）官網

研究團隊發表了兩篇論文，討論比鄰星b的宜居性及其氣候。他們認為，目前這顆星球上在一定條件下存在液態水的可能性，不能被排除。在陽光最充足的地區，液態水或許存在於地表，如同步自轉（像月亮那樣）情況下朝著恆星的半球，或者是3:2共振模式（像水星那樣）中所謂的熱帶地區。總之，比鄰星b的自轉比較特別，再加上受到恆星的強烈輻射，以及行星形成的歷史，研究團隊認為比鄰星b的氣候與地球風格迥異。簡單而言，這顆行星沒有季節之分。

平心而論，發現系外行星已經不是什麼新聞了，但是發現紅矮星邊的類地行星，還是會讓人興奮一下。當得知在距離我們那麼近的地方有一顆和地球差不多大小的星球，我們的心臟難免會加速跳動。海內存知己，天涯若比鄰。人類尋找知音的渴望，或許是與生俱來的。不管怎樣，這個發現一定會掀起全球範圍更為廣泛的研究，現有的設備以及未來建成的巨型光學望遠鏡，必將繼續把比鄰星和南門二系統列為「必選科目」。

霍金支持的「突破攝星」計劃也是瞄準比鄰星的。這個「瘋狂」的想法如果能實現的話，或許在未來一兩百年里，甚至在我們有生之年，人類就能看到4.23光年外，距地球最近的一顆系外行星長什麼樣了。真是不可思議，想想還是有點小激動呢！

（作者為上海市天文學會副秘書長 題圖來源：視覺中國  圖片編輯：雍凱）

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