隔壁恒星又发现4颗袖珍地球？

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翻译：申振宇

校对：杨宜修 刘海牧

审阅：牧夫天文校对组

美编：毫秒

后台：胡永葳

发现袖珍地球?

从巴纳德行星系统中的一颗行星上观察巴纳德星的艺术家想象图。

图源：双子星天文台/美国国家光学红外天文研究实验室/美国国家科学基金会/美国大学天文研究协会/ P. Marenfeld

巴纳德星是离太阳系最近的孤立恒星，距离我们只有5.96光年。自从1916年巴纳德星被发现以来，天文学家一直试图寻找围绕它运行的行星。

此前曾有报道称，在这颗孤独恒星的轨道上发现了行星的踪迹，但始终无法令人信服。不过，持续努力的观测终于取得了回报。

去年10月，研究人员曾在巴纳德星附近发现了一颗疑似行星。现在，芝加哥大学Ritvik Basant领导的一个研究小组证实了它的存在，同时还发现了另外三颗，从而使围绕巴纳德星运转的已知行星总数达到了四颗。

这一发现更加引人关注的点是，巴纳德系统中的四颗行星都比地球还小，是银河系各类行星中最难发现的一种。

Basant说：“巴纳德星作为我们的宇宙邻居，而我们却对它知之甚少。而这次的发现是一个非常振奋人心的消息，这也标志着新仪器的精度相较于前几代取得了突破。”

巴纳德星，也被称为GJ 699，是系外行星搜寻者感兴趣的目标之一。其原因有以下几个方面。

首先是它的距离近：离太阳系最近的恒星系是比邻星，它是一个三星系统，而巴纳德星的距离比它稍远，但却是距离地球最近的孤立恒星。

其次，巴纳德星不仅仅是像太阳一样的孤立恒星，它还是一颗红矮星，是银河系中最常见的恒星类型。通过研究它，我们可以了解很多关于恒星及其行星的信息，包括环绕孤立恒星运行的行星系统和环绕红矮星运行的行星系统的信息，比如它们是否宜居等。

你可能仍觉得在巴纳德系统发现行星好像也没什么特殊之处。但是翻翻看目前已知的系外行星目录，你就会发现，在宇宙中已知的大约20万亿亿到40万亿亿颗恒星中，截止本文发表时，系外行星数量也仅发现了不到6000颗。由于系外行星比它们围绕的恒星要小得多，也要暗得多，围绕恒星运行的行星并不容易被发现。也正是因此，天文学家们才更依赖于研究系外行星对其母恒星的影响。

第一种行星对恒星的影响是，当系外行星从我们和恒星之间经过时（凌日），恒星光线会周期性地微弱变暗。第二种影响是，当恒星被轨道上的行星影响时，恒星会朝向两者的公共质心产生轻微的运动，即径向速度，这会导致恒星发射的光线频率发生周期性的变化，从而会在光谱中产生频移。

动画演示径向速度的测量。

图源：Alysa Obertas/维基百科, CC BY-SA 4.0

在巴纳德系统中，并没有观察到行星凌日导致的恒星变暗现象。而去年的探测发现正是基于径向速度法，这表明，巴纳德系统中的系外行星轨道平面是远离我们视线的。

这种信号很微弱，而且很难识别。Basant和他的同事们利用了安装在夏威夷的双子座北望远镜上的MAROON-X行星搜寻仪，在三年时间内对巴纳德星进行了112个夜晚的观测。然后，他们仔细研究这些数据，寻找恒星在径向上的微弱移动。

他们的研究结果证实了四颗系外行星的存在，并成功计算出了它们的质量和轨道周期。

巴纳德b星

质量为地球的0.3倍，一个公转轨道周期为3.2个地球日；

巴纳德c星

质量为地球的0.34倍，一个公转轨道周期为4.1个地球日；

巴纳德d星

质量为地球的0.26倍，一个公转轨道周期为2.3个地球日；

巴纳德e星

质量为地球的0.19倍，一个公转轨道周期为6.7个地球日；

这些行星的轨道都离恒星太近了，因此它们并不宜居。在这样的距离下，地表温度会非常高，以至于水不会以液态的形式出现在行星表面。我们也不确定系外行星的类型。在如此小的质量下，类似水星的岩质行星是最有可能的，但也不能完全排除是袖珍气态行星的可能性。

距离太阳最近的恒星信息图

图源：IEEC/ Science-Wave – Guillem Ramisa

这项研究还揭示了我们很容易与小型系外行星失之交臂，即使它们就在我们的眼皮底下。截至目前，我们还没有在银河系中发现太多类地行星。巴纳德系统的情况证明，这种发现的缺少，很可能是因为目前我们尚没有能力找到他们，而并不是它们不存在。

推算出的巴纳德e星的质量仅为地球的0.19倍，这是迄今为止使用径向速度法发现的质量最小的系外行星。如果这颗系外行星真的存在，我们发现类似系外行星的能力就会越来越强。

Basant说：“我们做的很多事情都是层层递进的，有时很难看到宏大的远景。但当我们发现了人类一直都在追寻的事情时，那种发现的感觉太让人觉得不可思议了。”

该团队的研究结果已发表在《天体物理学杂志快报》上。

参考原文

https://www.sciencealert.com/4-rocky-worlds-found-orbiting-earths-closest-single-star-and-theyre-tiny

责任编辑：杨伯顺

牧夫新媒体编辑部

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系外行星动物园

图源：Halcyon Maps

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