歷經數十年搜尋，科學家或發現臨近系外行星

一顆暗淡的紅色恆星從新發現的行星地平線上升起。

插圖：ESO - M. KORNMESSER

撰文：NADIA DRAKE

僅僅6光年外，一顆冰凍星球似乎在圍繞著一顆小小的紅色恆星運轉。如果這顆系外行星果真存在，它至少能滿足一下天文學家數十年來的幻想，並將成為天文學家亟待了解的眾多系外行星中最有希望的目標之一。

據《自然》期刊上昨日發表論文的描述，這顆新發現的行星所圍繞的恆星是著名的巴納德星（Barnard』s Star），即距離太陽最近的單星。明亮的半人馬座阿爾法星系統，比巴納德星近2光年，雖然也有自己的行星，但其實是三顆恆星組成的系統。相反，巴納德星是一顆小型紅矮星，比太陽的年齡更老，而體積僅相當於太陽的六分之一，不藉助較好的望遠鏡，根本就看不到它，因此，直至1916年，它才被發現。

此外，巴納德星一直都是眾多科幻小說中的主角。這些小說早在20世紀60年代就激發天文學家推測它周圍有公轉的星球，而這又反過來推動小說作家們圍繞這顆小小的光點編織出無數故事。

西班牙Institut de Ciències de l』Espai研究所的Ignasi Ribas說：「巴納德星是夜空中最著名的恆星之一。人們一直都在那兒尋找行星。」

一顆小星球

儘管直到20世紀90年代，科學家們才確認了系外行星的存在，但早在這之前30年，荷蘭天文學家Peter van de Kamp就報告稱，似乎有兩顆巨大的氣態行星圍繞巴納德星公轉。他的報告激發了人們去確認這類臨近星球的存在。Ignasi Ribas說，Peter van de Kamp所稱的行星幾乎可以確定不存在，因為如果真有這麼大的行星，他們的團隊在最近的觀測活動中應該早已發現。不過，巴納德星周圍可能真有較小的行星，而且正是因為尺寸較小而隱藏了幾十年之久。

即便恆星如此之近，發現一顆較小的行星也不只是盯著望遠鏡那麼簡單。對於凌星法等尋找行星的技術（美國宇航局的開普勒太空望遠鏡正是採用的這項技術）而言，這是一個尺度的問題：能恰好能通過凌星法找到的排列組合相對罕見。不過，開普勒望遠鏡盯著一片擁有幾萬顆恆星的星空不動，才最終發現了幾千顆行星。

還有一些技術並不依賴於此類排列組合，但所能發現的行星類型卻有限。據美國加州理工學院的Erik Petigura稱，大多數情況下，行星體積越小，能揭示行星存在的信號就越難篩選出來。

2016年，Ignasi Ribas及其同事把西班牙卡拉阿托天文台（Calar Alto observatory）的CARMENES設備對準了巴納德星。他們要找的是巴納德星運動中的微小搖擺，即公轉行星對恆星造成的輕微引力擾動。6個不同觀測設備收集了20年的數據已經表明可能有這樣的一顆行星存在。如果確認，這些數據表明，這顆行星的公轉周期約為233個地球日。

這張插圖展示的是巴納德星和半人馬座阿爾法星系統與太陽系的相對距離。

插圖：IEEC/SCIENCE-WAVE - GUILLEM RAMISA

歷經300次額外的觀測，Ignasi Ribas及其同事滿意地發現，巴納德星存在周期為233天的擺動。

Ignasi Ribas說：「現在，我們有800次測量數據正在發表。我們確定這個信號非常清晰地存在，因此，我們也很確定這個周期是存在的。」

但是，他們的工作並未結束。研究團隊獲得一個信號之後，需要排除其它可能導致擺動的源頭，比如，恆星黑子或者活躍區（如耀斑等）也可能「偽裝」成行星的樣子。許多紅矮星會產生巨大的耀斑，乍看之下就像是公轉的行星。不過，實際觀測發現，巴納德星異常「平靜而乖巧」，因此，Ignasi Ribas及其團隊現在對他們的探測結果相當自信。

他說：「我們敢99%地肯定這就是一個行星信號，但是，99%還不是100%。假如巴納德星的行星不存在怎麼辦？人們會去關注它很多很多次，（如果沒找到它）人們肯定恨得想弄死它，但科學就是這樣。」

英勇的嘗試

可能並不意外，一些天文學家並不確信該團隊發現了一顆這麼近的系外行星。

加州理工學院的Erik Petigura說：「數據里顯然有一些周期性的信號，而且令人安心的是，該信號存在於多個數據集里。但是，我不會稱之為確切的發現。」

此外，耶魯大學的Debra Fischer認為，支撐該團隊論斷的、為期20年的數據非常混亂，而且充滿不確定性。

她說：「這是一次英勇的嘗試。但是，即便他們分析了多次觀測數據，他們所推斷的信號也被測量誤差所淹沒。幸運的是，下一代光譜儀有更高的精度，而且正在服役，應該能夠繼續完成對這顆疑似行星的研究。」

如果後續的研究能證實這顆行星存在，那麼，它的體積至少是地球的3倍，而且相當寒冷。它公轉軌道較長，而且所圍繞的恆星很暗淡，因此，其平均表面溫度大約是-168℃。據我們所知，這一溫度太低，地表不足以支持生命存活。

Erik Petigura說：「如果非要我推斷這顆行星是什麼樣子，我認為它就像是木星或土星的某些衛星的放大版。它與木衛二、木衛三、木衛四或土衛六很像，有大量的岩石，不過也有水冰。」

關鍵問題是，這顆星球是否大得能夠留住大氣層。如果能，它就會像是一個膨大的迷你版海王星，而不像是一個固態的超大版地球。即便如此，Erik Petigura說：「即使這顆行星擁有像地球一樣的大氣層，它也太冷了，表面不可能存在液態水。」

話雖如此，科幻小說和電影中仍然有許多冰凍行星，比如《星球大戰》中的霍斯星球（Hoth）、《星際迷航》中年輕的柯克船長與老年的斯波克相遇的織女四星（Delta Vega）。在《銀河系漫遊指南》中，巴納德星的一顆行星只是太空旅行者的一個小站。

所以，即使這顆疑似行星對我們所熟知的生命而言太過寒冷，它仍然會是我們無盡想像中一顆迷人的星球。

（譯者：mikegao）

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