华盛顿(路透社) - 天文学家们在一颗名为巴纳德星(Barnard's star)的恒星周围发现了四颗小型岩石行星。巴纳德星是离太阳系最近的恒星邻居之一。然而,研究人员认为,这四颗行星都太热,无法孕育生命,这与太阳系最内侧的行星水星的情况类似。
巴纳德星:距离最近的单星
巴纳德星距离我们大约6光年,是距离太阳系最近的单星——即不与其他恒星一起运行的恒星。只有半人马座α星系统中的三颗恒星距离我们更近,大约4光年。一光年是光在一年内传播的距离,约为5.9万亿英里(9.5万亿公里)。
数据来源与确认
研究人员利用位于夏威夷的 Gemini 望远镜和位于智利的 Very Large Telescope 收集的数据,确认了巴纳德星周围存在这四颗行星。去年发表的一项研究,利用 Very Large Telescope 的数据,指出存在一颗行星,并暗示可能存在另外三颗。
系外行星的发现
在我们的太阳系之外的行星被称为系外行星。自从20世纪90年代以来,天文学家们已经发现了超过5800颗系外行星,围绕巴纳德星运行的这四颗行星是其中最小的几颗,这也反映了天文学家们在精确定位这些小型星球方面的能力不断提高。
行星特性与不适宜居住的原因
巴纳德星位于蛇夫座方向,是一颗红矮星,是最小的常规恒星类型。它的质量约为太阳的16%,温度也远低于太阳。然而,它的四颗行星运行轨道距离恒星太近,使得恒星的热量在行星表面造成了过高的温度,与水星被烘烤的表面类似,这使得它们不具备生命生存的条件。
芝加哥大学天文学博士生 Ritvik Basant 是本周发表在《天体物理学杂志通讯》上的这项研究的主要作者。他指出:“生命存在的一个关键要求是液态水的存在。”
Basant 解释说:“如果一颗行星离它的恒星太近,任何水都会蒸发。如果太远,水就会结冰。事实证明,围绕巴纳德星运行的所有四颗行星都离它们的宿主恒星太近,这使得它们太热而无法维持液态水。”
独特的行星系统
巴纳德星是唯一已知的拥有多行星系统的恒星,而这个系统的行星全部小于地球。最内侧的行星质量是地球的26%,第二颗是地球的30%,第三颗是地球的34%,最外侧的行星质量是地球的19%。每颗行星的公转周期都只有几天。
为了更好地理解这些行星的质量,可以参考一下:火星的质量约为地球的11%,水星的质量约为地球的6%。
这四颗行星都以几乎完美的圆形轨道围绕巴纳德星运行,其轨道半径都小于水星绕太阳运行的距离。
宜居带的排除
天文学家们定义了一个“宜居带”,这个区域内的行星表面温度,像地球一样,可以允许液态水的存在。对于巴纳德星,研究人员排除了在其宜居带内存在任何地球大小行星的可能性,但没有排除系统中存在其他小型行星的可能性。
寻找生命的下一步
在寻找地球以外生命的过程中,科学家们正在寻找潜在的宜居行星,这些行星应该是岩石行星,并且像地球一样温暖,而不是气体行星。通过这些新的发现,天文学家们现在知道,在半人马座α星和巴纳德星系统中都存在岩石行星,尽管没有行星位于宜居带内。在半人马座α星系统中已经探测到两颗系外行星,它们都围绕着红矮星比邻星运行。
系外行星的探测方法
有多种方法可以用来探测系外行星。在这项研究中,研究人员使用了“摆动”法,正式名称为“视向速度法”。行星的存在会对它的宿主恒星产生引力拖拽,导致恒星产生轻微的摆动。望远镜可以测量这种运动,从而使天文学家能够推断出行星的存在。
由于仪器灵敏度不断提高,天文学家们通过这种方法提高了发现系外行星的能力。在通过这种方法发现的大约1100颗行星中,巴纳德星最外侧的系外行星是其中最小的。
研究意义
Basant 说:“这项研究展示了下一代仪器在探测低质量行星方面日益增长的能力。新发现的围绕巴纳德星运行的四颗行星都是亚地球质量行星,这一领域在太阳系之外仍然很大程度上未被探索。这标志着在类太阳恒星的宜居带内寻找地球质量行星方面迈出了重要一步。”
(Will Dunham 报道,Rosalba O'Brien 编辑)