科学家发现一颗可能揭开外星生命秘密的近邻超级地球

科学家发现了一颗位于恒星宜居带的超级地球HD 20794 d，距离恒星仅19.7光年。 它距离恒星很近，亮度也很高，是未来大气研究的绝佳候选行星。 这颗行星的偏心轨道可能会让水在冰态和液态之间转换，从而带来令人兴奋的生命可能性。

新发现的超级地球HD 20794 d位于附近的一个行星系中，在恒星的宜居带内运行。 它不寻常的椭圆轨道可能会影响它的生命潜能，这使它成为未来研究的一个引人入胜的课题。

在第一颗系外行星被发现30年后，科学家们已经在银河系中探测到了7000多颗这样的行星--还有数十亿颗尚未被发现。 虽然最初的重点是探测，但研究人员现在正把注意力转移到研究系外行星的特征上，以评估它们孕育生命的潜力。

这颗最新发现的系外行星HD 20794 d由于其高度椭圆形的轨道而显得与众不同，这导致它在恒星的宜居带内进进出出。 这样的轨道为研究行星条件如何波动以及在这些动态条件下能否出现维持生命的环境提供了一个独特的机会。

这一发现是20年来利用世界上最先进的望远镜进行观测的结果。 这些发现发表在《天文学与天体物理学》上，标志着我们在了解行星宜居性方面迈出了重要一步。

寻找地球以外的生命

"宇宙中只有我们吗？"几千年来，我们在宇宙中是否孤独的问题一直纯属哲学问题。 直到最近，现代科学才开始提供具体的假设和证据来解决这个问题。 每一次新的发现--无论是理论上的还是观测上的--都在拓展我们的认识边界。

1995 年，天文学家米歇尔-马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃-克洛兹（Didier Queloz）发现了第一颗围绕太阳以外恒星运行的行星，这是一项重大突破。 他们在日内瓦大学（UNIGE）进行的开创性工作为他们赢得了2019年诺贝尔物理学奖。

近三十年后的今天，这一领域已经取得了长足的进步。 天文学家们现在已经发现了 7000 多颗系外行星，科学界普遍认为银河系中几乎每一颗恒星都有自己的行星系统。 现在的研究重点已经转移到研究那些更容易表征或具有与宜居性相关特征的行星上。 HD 20794 d 就是这样一颗行星，它是一个新发现的超级地球，由一个包括法国工程师学院天文系研究人员在内的团队发现。

这段视频显示了恒星 HD 20794 周围的宜居带（绿色）以及该系统中三颗行星的运行轨迹。 资料来源：Gabriel Pérez Díaz， SMM (IAC)

附近的一颗有希望的超级地球

这颗前途无量的行星是一颗超级地球，是一颗比地球还大的碲质行星。 它是包含另外两颗行星的行星系统的一部分。 它围绕一颗像太阳一样的 G 型恒星运行，距离只有 19.7 光年，在宇宙的尺度上，与地球非常接近。 这种"近距离"使它更容易被研究，因为它的光信号更明显、更强烈。

"HD 20794 d 围绕着HD 20794运行，它不是一颗普通的恒星，"该研究的合著者、联合国大学天文学系高级讲师兼研究员泽维尔-杜穆斯克（Xavier Dumusque）解释说。"它的亮度和距离使它成为未来望远镜的理想候选对象，未来望远镜的任务就是直接观测系外行星的大气层。

人们对HD 20794 d行星的兴趣在于它位于其恒星的宜居区，这个区域划定了液态水可以存在的地方，而液态水是我们所知的生命发展的必要条件之一。 这个区域取决于几个因素，主要是恒星的特性。 对于太阳或 HD 20794 这样的恒星，它可以延伸 0.7 到 1.5 个天文单位（AU），不仅包括地球的轨道，还包括火星的轨道。 系外行星HD 20794 d绕恒星运行需要647天，比火星少40天左右。

不寻常的椭圆轨道

HD 20794 d并不像地球或火星那样遵循一个相对环形的轨道，而是遵循一个椭圆形轨道，在旋转过程中与恒星的距离变化很大。 因此，这颗行星沿着它的轨道在恒星HZ的内缘（0.75 AU）和外缘（2 AU）之间摆动。 天文学家对这种构造特别感兴趣，因为它可以让他们调整理论模型，检验他们对行星宜居性概念的理解。 如果HD 20794 d上有水，那么在这颗行星围绕恒星旋转的过程中，水会从冰态变成液态，有利于生命的出现。

探测这颗超级地球并不容易，过程是反复的。 研究小组分析了来自ESPRESSO和HARPS等最先进仪器的二十多年的数据。 对于后者，科学家们能够依靠 YARARA，一种最近在联合国工程师学会开发的数据缩减算法。 多年来，行星信号一直被噪声所掩盖，很难辨别行星是否真的存在。"牛津大学博士后研究员迈克尔-克雷蒂尼耶（Michael Cretignier）解释说："我们对数据进行了多年的分析，仔细排除了污染源。

寻找生命的新前沿

HD 20794 d的发现为科学家们提供了一个有趣的实验室，用于模拟和测试在宇宙中寻找生命的新假设。 这个行星系统与其明亮恒星的距离很近，这也使它成为下一代仪器（如ESO的超大望远镜（ELT）的ANDES摄谱仪）的主要目标。 要知道这颗行星是否孕育着生命，还需要一些科学里程碑和跨学科的方法。 联合国大学理学院新成立的宇宙生命中心（CVU）已经在研究它的宜居条件。

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1051/0004-6361/202451769