寻找类地行星的天文学家只需观察隔壁的恒星系统半人马座阿尔法星即可。
一颗地球大小的行星被发现围绕着该系统中的一颗恒星运行,距离我们仅 4.4 光年。这颗行星的质量与地球相似,但轨道却不同。这颗行星靠近其恒星——距离地球和太阳的距离为二十五分之一——很可能是一个无法容纳生命的炙热星球。
尽管如此,这一发现于 10 月 18 日在自然,点燃了人们向半人马座发射宇宙飞船的梦想。半人马座因其位于地球的天体后院而一直是一个备受青睐的星际目标。
耶鲁大学天文学家黛布拉·菲舍尔说:“我们最近的邻居半人马座阿尔法星周围有一颗岩石行星,这太不可思议了。如果你要把宇宙飞船或探测器送到任何地方,那将是你的首选。如果你有证据表明那里有岩石行星,那么跳过这个目标就是疯了。”
这颗岩石行星围绕着比太阳略小、温度也略低的恒星半人马座 B 旋转。但由于半人马座 B 的一年只有 3.236 天,因此它并不是地球的孪生兄弟。加州大学圣克鲁斯分校的天文学家格雷格·劳克林指出,由于距离恒星如此之近,这颗行星的表面温度约为 1,200 摄氏度。“它完全不适合居住,完全被烧焦,在各个方面都与地球完全不同,”他说。
但是,一颗岩石行星如此接近半人马座 B 星,表明同一系统中可能存在更多行星——也许是岩石行星,而且距离稍远,位于生命可以舒适繁衍的区域。“我认为,考虑到这颗行星的存在,该系统中存在有趣行星、真正有趣的行星的可能性非常高,”劳克林说。美国宇航局开普勒太空飞船发回的数据表明,多行星系统很常见,尤其是在近地轨道上发现小型岩石行星时。开普勒太空飞船寻找的是围绕恒星群的行星,这些恒星群大多位于 600 光年以外。
半人马座 A 也很有可能拥有行星,半人马座 B 的较大双星伴星就是半人马座 A。但由于半人马座 A 更大、更明亮、更活跃,因此任何围绕它运转的小行星都更难找到。
先前的观测表明,没有比海王星质量更大的行星围绕半人马座的三颗恒星运行。但这些观测并不排除存在更小、更难探测的行星的可能性。
麻省理工学院天体物理学家萨拉·西格尔 (Sara Seager) 表示:“我们是这样描述的,那些容易找到的行星很久以前就被发现了。”
在日内瓦大学团队的带领下,天文学家使用高精度径向速度行星探测器 HARPS 发现了这颗行星。他们对此并不感到惊讶。
“我们现在知道这些行星无处不在。问题是,它们有多大,距离恒星有多远?这就是我们试图描述的特征,”日内瓦大学天文学家、研究合著者 Stephane Udry 说道。“这将有助于我们了解它们是如何形成的。”
HARPS 安装在位于智利拉西拉的欧洲南方天文台的 3.6 米望远镜上,用于寻找受到行星引力牵引的恒星。由于这颗行星非常小,它对半人马座 B 的牵引力非常小,每秒使恒星的位置移动约 50 厘米。因此,要在恒星的摆动中找到行星的踪迹,团队需要仔细过滤掉恒星变化的其他来源,例如恒星黑子、恒星表面的凸起以及与半人马座 A 的引力相互作用。
“这是一次艰难的检测,毫无疑问,”菲舍尔说。“像这样技术难度很大的检测需要确认。”
菲舍尔计划用她自己的仪器 CHIRON 进行后续观测,该仪器以略有不同的方式寻找恒星摆动。劳克林说,这颗行星也有可能从半人马座 B 和地球之间经过,概率至少为 10%,但可能高达 25%。如果是这样,天文学家可以观察当行星穿过半人马座 B 和地球之间的视线时产生的星光减弱。
这与开普勒太空船寻找行星的方法相同——但开普勒没有指向半人马座阿尔法星附近的任何地方,因此它无法完成这项工作。另一台轨道望远镜,加拿大的 MOST 微型卫星,可能能够探测到这颗行星的暗色指纹并确定其半径,从而使科学家能够计算出它的密度和可能的成分。
虽然这颗行星并不是真正的地球模拟物,但它将半人马座阿尔法星视为太空探测器前往太阳系外世界的合法目的地——尽管它还处于实用的边缘。即使是一个手机大小的太空探测器,如果加速到光速的 10%,也要经过 40 年的时间。它还必须能够应对极端的温度变化,保持数十年的正常运转,与光年外的地球进行通信,并绕着靠近太阳的小行星运行,而不会成为恒星的碎片。
那么,如果科学家可以发射探测器去探测附近的行星,他们会做什么呢?拍照。“你可以想象自己飞过并拍下照片。就像旅行者号一样,”西格尔说。研究行星的大气层(如果有的话)及其内部结构。尝试将探测器投放到行星上——不会融化的探测器。或者,如果行星被锁定在轨道上,并且一侧始终朝向恒星,“你可以降落在行星的黑暗面,那里的温度会低得多,”西格尔说。“这打开了我们的想象力,让我们试着思考如何到达那里。”
背景故事 | 一半的乐趣
美国宇航局设想的反物质星际火箭。图片来源:美国宇航局
以目前的技术,即使是火星也需要八个月才能到达。但位于阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔太空飞行中心高级概念办公室的 Les Johnson 表示,未来有几种潜在的技术可以在几个世纪内将航天器推进到半人马座阿尔法星。其中可能包括:
- 物质-反物质湮灭:“你将需要数百甚至数千公斤的反物质。”
- 核聚变:“一旦我们弄清楚如何消耗比投入更多的能源,那么你也许就能做到。”
- 太阳帆:你所需要的“一张表面面积与德克萨斯州相当、重量仅为每平方米几分之一克的帆”。
- 爆炸核推进:“这是一个非常糟糕的想法,但它可能会奏效。”