刚刚发现了一个看似微小的外星世界,它绕着太阳系最近的邻居恒星运行。
这颗候选系外行星名为 Proxima d,绕着一颗名为 Proxima Centauri 的恒星运行:这是一颗距离太阳仅 4.2 光年的小型昏暗红矮星。
令人惊讶的是,这颗系外行星的质量只有地球的四分之一。这使得它成为迄今为止检测到的最小的系外行星之一,也是通过观察系外行星对其恒星的引力效应检测到的最小的系外行星。
这一发现也标志着第三颗围绕比邻星运行的系外行星被发现,尽管新发现的世界不适合居住,但它的探测表明,在我们目前的能力范围之外还有大量的系外行星。
“这一发现表明,我们最近的恒星邻居似乎充满了有趣的新世界,有待进一步研究和未来探索。”天体物理学家若昂·法里亚说葡萄牙天体物理和空间科学研究所。
迄今为止,已发现并确认了近 5,000 颗系外行星(太阳系外的行星),并且我们还发现了数千颗候选系外行星。
我们有两种主要的方法来寻找这些系外行星。最广泛使用的技术是凌日法,即望远镜长时间观察恒星,以检测微弱的、有规律的亮度下降,这表明有一颗绕轨道运行的行星从我们和恒星之间经过。
另一种最常用的方法称为径向速度(或摆动)方法。当两个物体(例如恒星和行星)受到引力束缚时,其中一个物体不会绕另一个物体旋转。相反,它们绕共同的质心运行。例如,太阳系的重心是就在太阳表面之外。
这会导致恒星在现场轻微“摆动”;反过来,这会影响到达我们的光线,导致多普勒频移。当恒星远离我们时,其光的波长会稍微拉长。当它向我们移动时,它们会压缩。天文学家可以寻找那些规则的多普勒频移来推断系外行星的存在。
这两种方法都能更好地探测更大的系外行星。更大的系外行星会阻挡更多来自恒星的光线,或者产生更明显的恒星摆动。迄今为止,在撰写本文时,仅已记录的 32,073 颗系外行星中的 36 颗系外行星档案馆中的质量小于地球。
比邻星 d 的迹象出现在 2020 年,当时天文学家使用 ESO 甚大望远镜上的岩石系外行星阶梯光栅光谱仪和稳定光谱观测 (ESPRESSO) 仪器来确认比邻星的另一颗系外行星。
他们采用了径向速度法,并证实了Proxima b 的存在,一颗质量约为地球 1.2 倍的系外行星,绕恒星运行 11.2 天的轨道。
但数据中还有另一个更微弱的信号。似乎有什么东西绕着这颗恒星运行了五天。然而,该信号非常微弱,需要进行更多观察才能确定它是否是外部影响,或者光的波动是否来自恒星本身的内部过程。
研究小组确定,它确实是一颗系外行星。一颗如此之小以至于它导致恒星以每秒仅 40 厘米(16 英寸)的速度来回移动。能够在 4.2 光年之外探测到如此微妙的运动,这简直是惊人的。
“在获得新的观测结果后,我们能够确认这个信号是一个新的候选行星,”法利亚说。 “我对检测如此小的信号的挑战感到兴奋,并通过这样做发现了一颗离地球如此之近的系外行星。”
系外行星 Proxima d 的质量至少是地球的 0.26 倍,每 5.12 天绕其恒星运行一周。可悲的是,这意味着它离恒星太近,不适合我们所知的生命存在。即使是一颗冷的红矮星也会释放出太多的热量来支持如此接近的系外行星表面的液态水。
(绕比邻星运行的第三颗行星称为比邻星c, 大约地球质量的六倍,并且在 5.2 年轨道上;太冷了,不适宜居住。比邻 b 是适宜居住的最佳选择, 但不要屏住呼吸.)
尽管如此,这一发现表明,迄今为止记录中较小的系外行星的缺乏可能仅仅是因为我们目前无法可靠地探测到它们,而找到它们只是时间和技术的问题。
“这一成就极其重要,”天文学家佩德罗·菲盖拉说,智利 ESO 的 ESPRESSO 仪器科学家。
“它表明,径向速度技术有可能揭示出一群轻行星,就像我们自己的行星一样,这些行星预计是我们银河系中最丰富的,并且有可能孕育我们所知道的生命。”
该研究发表于天文学与天体物理学。