半人馬α-Bb想象圖
半人馬α其實(shí)是一個三星系統(tǒng),由一個雙星系統(tǒng)和另一顆恒星構(gòu)成。其中構(gòu)成雙星系統(tǒng)的兩顆和太陽很類似—— 一顆比太陽大一些也更熱一些,這顆是半人馬α-A,另一顆暗一些溫度也低一些的是半人馬α-B.這個雙星系統(tǒng)自身相互環(huán)繞運(yùn)行的同時還圍繞比鄰星運(yùn)行,這 是距這個雙星系統(tǒng)更遠(yuǎn)一些的一顆紅矮星。
這顆行星的運(yùn)行軌道更靠近半人馬α-B,它的官方名稱是半人馬阿爾法-Bb - 在其恒星名稱的字母基礎(chǔ)上加一個小寫字母。這顆行星的質(zhì)量是地球的1.13倍,屬于迄今為止發(fā)現(xiàn)的行星中質(zhì)量較小的一顆。到那里觀光游覽可不是一個好主 意。它的公轉(zhuǎn)周期只有3.24天(3.24個地球日),意味著它距離恒星只有600萬公里遠(yuǎn)(不到400萬英里),就算半人馬α-B 比太陽的溫度要低,這依然足夠可以讓這顆行星表面的溫度像烤箱一樣熱。對于我們熟悉的生物來說,都無法在那樣的環(huán)境下生存,而且那里也不會有液態(tài)水。
盡管如此,半人馬α 的這顆行星依然很令人興奮。
半人馬α的光學(xué)照片,來自Digitized Sky Survey 2 。
這顆行星的發(fā)現(xiàn)有兩個重要意義。其一,半人馬α是距離我們最近的恒星系統(tǒng),因此它在天空中很亮,我們對它的研究也很充分??茖W(xué)家花費(fèi)了數(shù)十年時間在
這里尋找行星存在的蹤跡,大家曾設(shè)想那顆較小的紅矮星——比鄰星擁有行星,現(xiàn)在證實(shí)之前的那些研究結(jié)論是錯的。即使比鄰星有行星,它也會由于太小或離恒星
太遠(yuǎn)(或是兩者共同作用)而難以被我們察覺。
其二,我們能夠接收到的由這顆行星產(chǎn)生的信息十分微弱,它自身產(chǎn)生的引力作用讓天文學(xué)家找到了它。在它環(huán)繞半人馬阿爾法-B運(yùn)行的同時,行星的質(zhì)量 導(dǎo)致微弱的引力作用在恒星上,就像兩個小孩握住雙手相互轉(zhuǎn)圈一樣。這點(diǎn)微弱的引力,讓恒星的光譜產(chǎn)生了微小但可以探測得到的多普勒效應(yīng)。行星的質(zhì)量越大, 對恒星的引力作用就越明顯,產(chǎn)生的可觀測信號就越強(qiáng)(也就越容易被探測到)。同樣,行星距離恒星越近,這個信號就明顯。而且這顆行星公轉(zhuǎn)周期很短也給觀測 帶來了便利,科學(xué)家不用花很長時間就可以完整記錄一個周期的數(shù)據(jù)。
這次發(fā)現(xiàn)的行星,質(zhì)量較小但距離恒星很近。對恒星光譜多普勒效應(yīng)的分析結(jié)果顯示,行星引力對恒星相對運(yùn)動速度的影響僅有0.5米/秒——還不到步行 的速度!當(dāng)我首次看到這個結(jié)果的時候震驚了,如此微小的信號是很難被觀測到的。恒星自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的效應(yīng)都有這個數(shù)值的3倍。但從最終的論文來看,這個數(shù)據(jù)依然 是十分有說服力的。整個團(tuán)隊(duì)為消除觀測時產(chǎn)生的噪聲做出了卓有成效的工作。
從這幅圖可以直觀地看出行星對恒星的作用效果??v軸的表示恒星由于引力影響而產(chǎn)生的運(yùn)動的速度,這個運(yùn)動在一個周期里時而迎向我們而來時而背離我們 而去。橫軸表示行星公轉(zhuǎn)的時間(1單位是行星公轉(zhuǎn)一個周期的時間也就是3.24天)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)初看起來似乎是雜亂無章的,但對這些數(shù)據(jù)取平均之后(比如 以1小時為間隔將每小時里的數(shù)據(jù)用1個點(diǎn)表示出來),就得到了圖中紅點(diǎn)所標(biāo)示的樣子(垂直的豎線標(biāo)示誤差)。此時數(shù)據(jù)的內(nèi)在的趨勢就顯現(xiàn)出來了,可以看到 行星如同一條正弦曲線般規(guī)律地在引力的作用下拉著恒心運(yùn)動。
驚人的成果。
這個結(jié)果讓我無比興奮!幾年前,我曾有機(jī)會使用哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行工作,當(dāng)時我注意到幾項(xiàng)涉及到關(guān)于半人馬α行星的研究。我也做了一些計(jì)算機(jī)模擬程序試 圖尋找一些有用的東西,最好的結(jié)果是預(yù)測到一顆木星大小的行星,它距離恒星的距離足夠遠(yuǎn),這樣我們有可能通過望遠(yuǎn)鏡避開臨近恒星的光線影響來觀察到行星本 身微弱的光線。但最后討論的結(jié)果是,這個項(xiàng)目的風(fēng)險太大(很難得到明顯的結(jié)果),不值得動用哈勃來進(jìn)行觀測。最終我們也沒有看到那顆行星。當(dāng)然,通過觀測 行星自身反射的光線來尋找其蹤跡和通過多普勒效應(yīng)來尋找行星是兩種差異很大的手段。
不管怎樣,這可是半人馬α星系啊,無數(shù)著名的科幻故事就發(fā)生在這里。這是羅賓遜一家在《迷失太空》里的目的地;是《星際迷航》中澤弗蘭。科克倫的老 家;是小說《落腳之地》里費(fèi)斯普的出生地。(譯注:當(dāng)然不能少了大劉筆下的三體文明……啊,真是一個擁擠的地方)正是因?yàn)檫@顆星星又明亮離我們又近,科幻 作品把外星人的家放在這里再合適不過了。額外的好處是在這里的文明可以在天空同時看到兩個太陽外加一個遠(yuǎn)處的紅矮星,多么完美的畫面!
這就是我,以及還有很多和我一樣的人,從小就盼望臨近的恒星系里能有行星存在的原因。
現(xiàn)在,愿望實(shí)現(xiàn)了。
在這里,我要對研究團(tuán)隊(duì)致以我個人最崇高最真切的感謝!就算這個行星可以把任何出現(xiàn)在它上面的生命烤熟,它也標(biāo)志著長久以來的科學(xué)幻想成真了一部分。
我更加堅(jiān)定了自己的信念,我們就快要發(fā)現(xiàn)這樣的類地行星了,它大小合適,距離恒星的遠(yuǎn)近恰當(dāng)能夠有液態(tài)水的存在,因此很可能存在生命。我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的行星,要么大小合適但距離不對;要么距離合適但大小不對。
不管怎樣,我們現(xiàn)在處于一個新紀(jì)元的開端。從統(tǒng)計(jì)學(xué)來看,我們的星系里應(yīng)該有數(shù)以百萬計(jì)的文明存在。我們終將會發(fā)現(xiàn)地外文明,剩下的只是時間問題。