比邻星b是人类目前已知距离地球最近的系外行星,围绕它的任何研究进展,往往都是太空科学领域最受关注的话题之一。
2020年5月,有关这颗行星轨道与质量参数被重新测定的消息,再次把它推到了聚光灯下。
科学家借助更精细的观测,对它的若干关键参数进行了修正,这不仅深化了人们对这颗邻居的认识,也让它在未来宜居性研究与实地探测的蓝图中占据了更明确的位置。
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要理解比邻星b为何如此特别,先要看它所在的恒星系统。
在系外行星的命名规则中,恒星本身默认标为A,围绕它被发现的第一颗行星标为b,第二颗被标为c,第三颗为d,依此类推。这里的字母对应的是发现顺序,而非行星到母恒星的实际距离。
假如未来有人在比邻星周围找到一颗比比邻星b更靠近恒星的新行星,它仍会按发现顺序被命名为比邻星d,而不会被重新排序。
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此次重新测定给出的数据相当精细:比邻星b的质量约为地球的1.17倍,围绕母恒星公转一周只需11.2天。这颗行星最早在2016年被确认,当时估算其质量约为地球的1.3倍。
两个数字乍看差距不大,但这一修正反映出测量精度的显著提升——人类对这颗邻近行星的掌握,正从"大致轮廓"推进到"精细结构"。
以地球和太阳为例,由于太阳质量远大于地球,这个质心落在太阳内部;但换成太阳和木星,木星足够重,使得二者的质心跑到了太阳表面之外。
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除径向速度法外,另一类常用的系外行星探测手段是"凌星法"。它的做法是持续监测一颗明亮恒星的亮度,一旦有行星从观测者与恒星之间经过,就会遮挡部分星光,造成亮度的轻微下降。
通过记录这种下降的频率和幅度,可以推算行星的大小。不过要注意,凌星法测得的是行星的尺寸而非质量;此外,还有诸如微引力透镜法这样更新的方法在逐步兴起。
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回到比邻星b本身,它之所以引起广泛讨论,还在于它在尺寸和质量上都与地球相当接近,由此推测其表面重力也应与地球相仿。它有可能存在液态水——而液态水正是科学家在搜寻宜居世界时最看重的指标之一。
然而一个显而易见的问题随之而来:比邻星b距离母恒星非常近,11.2天就能转完一圈,这样紧贴恒星的世界,怎么还会有液态水存在的空间?
答案在于母恒星本身的性质,比邻星属于"红矮星"——这是仍在通过氢聚变成氦的恒星中体积最小、温度最低的一类,也是银河系中最常见的恒星类型。
比邻星的表面温度仅略高于2000摄氏度,不到太阳表面温度的一半,大致相当于地球地幔的温度,相对而言是颇为"凉爽"的。正因如此,即便行星离恒星很近,所接收到的能量也可能恰到好处,使液态水的存在并非天方夜谭。
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但"可能存在液态水"并不等同于"已经宜居",红矮星发出的可见光偏少,却会释放出大量X射线。
像比邻星b这样紧贴母恒星运行的行星,若没有一层足够厚实、能够屏蔽辐射的大气,表面环境很可能被X射线长期"炙烤"。更深层的问题还包括:这颗行星究竟是否拥有大气?
若有,大气中是否含有氧气?若含氧,这样的大气又已经维持了多久?这些都是在判定一颗行星是否真正宜居之前必须回答的问题。
随着光谱仪、望远镜等观测设备不断升级,这些疑问有望逐步得到解答。
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在比邻星b之外,这个恒星系统还有可能藏着别的行星。截至2020年前后,已有迹象显示比邻星周围存在另一颗天体——比邻星c,但它当时仍只是候选,尚未被正式确认。
按照字母对应发现顺序的命名规则,它之所以叫比邻星c,就是因为比邻星b已先于它被发现。
距离方面,比邻星以及比邻星b都位于离地球约4.2光年之外。这是人类目前所知最近的系外行星系统,但以现有的推进技术而言仍是极为遥远——按当时水平推算,前往比邻星b可能需要数千年、经历数千代人才能让人类亲眼目睹这颗行星。
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乐观的推测认为,未来50到200年内,技术进步或许能把这段旅程压缩到百年以内,不过这一愿景能否兑现,当时也无人能够打包票。
相较于遥不可及的星际航行,更现实的进展来自观测端。地面望远镜以及被送入地球轨道的空间望远镜正变得越来越强大,预计在10到20年的尺度内,人类对包括比邻星b在内的近邻系外行星将积累起大量新的认识。
到那时,科学家便能更有针对性地挑选观测目标,为将来某一代人真正走向这些世界做好铺垫。也正是在这样的持续积累之下,距离地球最近的那片外星星海,才会从一组冰冷的轨道参数,慢慢变成人类未来可能触及的真实世界。
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