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第136章 Teegardens Star b(1 / 2)

teegardensstarb(係外行星)

·描述:一顆鄰近的潛在宜居行星

·身份:圍繞超冷紅矮星teegardensstar運行的行星,位於宜居帶內,距離地球約12.5光年

·關鍵事實:其地球相似度指數(esi)在已知係外行星中名列前茅,是尋找生命的重點目標。

teegardensstarb:12.5光年外的“地球近親”第一篇幅·發現與初識)

西班牙卡拉阿托天文台的夏夜,海風裹著鬆濤聲掠過穹頂。我趴在控製台前,眼睛緊盯著屏幕上跳動的曲線——那是teegardensstar的視向速度數據,一條本應平緩的波浪線,此刻正以0.5米秒的微小幅度規律起伏。“又來了!”我對著對講機喊,聲音撞在金屬牆壁上嗡嗡回響。屏幕另一端,項目負責人伊格納西奧扶了扶眼鏡:“第三次確認了,這絕不是儀器誤差——我們找到了!”

12.5光年外的天箭座方向,這顆代號“teegardensstar”的超冷紅矮星,此刻正用它的一顆行星teegardensstarb)的引力,在宇宙中以“毫米級”的擺動“訴說”秘密。作為地球相似度指數esi)名列前茅的潛在宜居行星,它像一顆藏在宇宙街角的“寶石”,等待著人類揭開它的麵紗。而我,和團隊用五年時間“追蹤”這顆恒星,終於在第2019次觀測夜,聽見了行星的“心跳”。

一、偶然的“邂逅”:從“無名小星”到“焦點明星”

teegardensstar的故事,始於2003年一個“意外”。當時,美國宇航局nasa)的“天體物理數據係統”ads)收到一份特殊的“恒星普查申請”——德國天文學家英戈·蒂加登ingoteegarden)帶領團隊,用“astrogrid”項目掃描全天區,尋找“失蹤的恒星”即亮度太暗、此前未被記錄的紅矮星)。

“我們像在宇宙裡‘撿漏’,”蒂加登在2019年的論文裡回憶,“用老舊的光電測光儀掃過天箭座,突然發現一個‘不該存在’的光點——它的亮度隻有太陽的1,溫度比火星還低,卻在我們的巡天範圍內。”這顆被命名為“teegardensstar”的恒星,最初隻是“恒星名錄”上一個編號soj0.5+),沒人想到它會成為“係外行星明星”。

1.超冷紅矮星的“低調性格”

teegardensstar是典型的超冷紅矮星:體積隻有太陽的110直徑14萬公裡,比木星大一點),質量僅0.08倍太陽約80個木星質量),表麵溫度2700c太陽5772c),亮度是太陽的0.0005像一盞100瓦燈泡放在100公裡外)。

“它就像宇宙裡的‘小紅燈籠’,”伊格納西奧比喻,“平時幾乎看不見,隻有用最靈敏的紅外望遠鏡才能捕捉到它的微光。”這種“低調”讓它躲過了早期巡天,直到2003年才被發現。但正是這種“冷”,讓它成為“宜居行星的理想宿主”——低亮度意味著行星無需遠離恒星就能獲得適宜溫度,就像“坐在壁爐邊取暖,不必離得太遠”。

2.12.5光年的“宇宙鄰居”

距離地球12.5光年,讓teegardensstar成為第三近的恒星係統僅次於半人馬座α星和巴納德星)。這個“鄰居”身份,讓天文學家對它格外關注:距離近意味著信號強行星引力引起的恒星晃動更容易被捕捉),觀測成本低無需動用最昂貴的太空望遠鏡)。

“12.5光年是什麼概念?”團隊裡的博士生安娜舉著地球儀說,“如果太陽是北京,teegardensstar就是天津——步行兩天就能到當然宇宙裡不行)。”這個“近距離”,讓teegardensstarb成為“未來星際旅行的潛在中轉站”雖然以目前技術,抵達仍需數萬年)。

二、行星的“簽名”:用“晃動”證明存在

發現teegardensstarb的過程,像一場“宇宙偵探遊戲”。2016年,伊格納西奧團隊用西班牙卡拉阿托天文台的carenes光譜儀高精度徑向速度行星搜索器)開始觀測它,目標是尋找“類地行星”。但最初的18個月,數據毫無波瀾——恒星的視向速度曲線像平靜的湖麵,隻有儀器噪聲的微小漣漪。

“我們都快放棄了,”安娜回憶,“直到2018年3月,曲線突然出現一個‘小齒峰’——周期4.91天,速度變化0.5米秒。”這個信號意味著:有物體在以4.91天為周期繞恒星旋轉,質量至少是地球的1.05倍通過引力公式計算得出)。

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1.徑向速度法的“魔法”

天文學家無法直接“看到”行星太暗了),隻能通過恒星的晃動推斷行星存在——這就是“徑向速度法”。簡單說,行星繞恒星公轉時,會對恒星產生引力“拉扯”,讓恒星像“鐘擺”一樣前後晃動。晃動的速度視向速度)與行星質量成正比,周期與行星軌道周期相同。

“就像你拉著秋千晃,秋千會反過來拉你,”伊格納西奧解釋,“teegardensstarb的質量讓恒星每秒‘晃’0.5米,相當於人走路的速度——雖然慢,但carenes光譜儀能精確到0.1米秒,剛好‘抓住’它。”

2.排除“假信號”的五年

確認行星存在花了五年。團隊排除了所有“乾擾項”:

恒星黑子:恒星表麵的“雀斑”會周期性遮擋光線,造成速度假象但teegardensstar是紅矮星,黑子活動極弱);

儀器誤差:用另一台光譜儀harpsn)交叉驗證,信號依然存在;

伴星乾擾:2019年,團隊確認teegardensstar還有第二顆行星c),但b的信號獨立且穩定。

“就像破案時排除所有嫌疑人,最後剩下的就是真凶,”安娜說,“當第100組數據疊加後,那個0.5米秒的起伏依然清晰——我們知道,行星b真的在那裡。”

三、行星b的“身份證”:與地球的“相似度評分”

2019年6月,團隊在《天文與天體物理》雜誌發表論文,宣布發現teegardensstarb:質量1.05倍地球,半徑1.1倍地球,軌道周期4.91天,位於恒星“宜居帶”內液態水可能存在的區域)。更驚人的是,它的地球相似度指數esi)高達0.95滿分1.0),在已知係外行星中排名第二僅次於proxiacentaurib)。

1.esi評分的“秘密”

esi是衡量行星與地球相似程度的指標,綜合半徑、密度、表麵溫度、恒星類型等因素。teegardensstarb得分高,是因為:ab是1.3倍),密度推測為5.2克立方厘米地球5.5克),說明是岩石行星像地球一樣有鐵核和岩石幔);

溫度適宜:軌道距離恒星0.025天文單位日地距離的2.5),但因恒星溫度低2700c),行星表麵溫度約28c地球15c),剛好在“液態水區間”;

恒星穩定:teegardensstar是“老年恒星”80億歲,太陽46億歲),已進入“主序星晚期”,活動穩定,不會像年輕恒星那樣爆發致命耀斑。

2.“4.91天一年”的“快節奏生活”

teegardensstarb的一年隻有4.91天——它像“粘”在恒星身邊的舞者,每5天繞恒星轉一圈。這種“近距離”讓它被恒星“潮汐鎖定”:永遠以同一麵朝向恒星,白晝麵溫度35c,黑夜麵15c,中間地帶“晨昏線”)可能有液態水湖。

“想象一下,那裡的‘太陽’永遠不會落下,”安娜模擬著行星的一天,“白晝麵永遠是正午,黑夜麵永遠是午夜,中間地帶能看到‘永恒的日出’——像住在地球的北極圈,但每天都是極晝與極夜的交界。”

四、觀測者的“五年追蹤”:從懷疑到確信

我與teegardensstarb的緣分,始於2017年的研究生實習。那天伊格納西奧給我看它的光譜曲線,說:“這顆恒星太暗,行星信號像‘蚊子叫’,但我們得聽聽它在說什麼。”五年間,我從“看不懂噪聲”的學生,變成能獨立分析數據的“行星偵探”,見證了它從“可疑信號”到“明星行星”的全過程。

1.2018年:第一次“聽見”行星的心跳

實習第三個月,我在疊加100組數據時,突然發現那個0.5米秒的起伏。“我以為自己眼花了,”我回憶,“伊格納西奧湊過來看,沉默了十秒,然後說:‘通知團隊,我們可能找到了。’”那天晚上,我們在天文台的天台喝啤酒慶祝,安娜說:“以後這顆行星可能要以你的名字命名了玩笑話)。”

2.2020年:確認“第二顆行星”

2020年,團隊用同樣方法發現了teegardensstarc:質量1.1倍地球,軌道周期11.4天,esi0.9。兩顆行星像“姐妹”,都在宜居帶內,讓teegardensstar係統成為“多行星宜居帶”的罕見案例。

“這就像中了彩票,”伊格納西奧說,“一顆宜居帶行星已是驚喜,兩顆簡直是奇跡——它們可能在同一片星雲裡‘一起長大’,共享相似的化學元素。”

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3.2023年:韋伯望遠鏡的“初步窺探”

2023年,詹姆斯·韋伯望遠鏡jst)用紅外波段觀測teegardensstarb,雖然沒有拍到行星,但通過分析恒星周圍的塵埃盤類似太陽係柯伊伯帶),確認了行星的軌道傾角與恒星赤道麵夾角小於10°)。“這說明行星是在‘有序’的環境中形成的,不是被‘抓’來的‘流浪漢’,”安娜解釋,“更可能有穩定的氣候。”

五、尾聲:當“地球近親”成為“希望燈塔”

淩晨三點,卡拉阿托的觀測結束。我關掉屏幕,窗外的teegardensstar在星空中依然暗淡,但我的腦海裡已浮現出它的行星b:紅色的恒星懸在天空一角,岩石表麵覆蓋著藍色的海洋,晨昏線處有液態水湖,或許還有稀薄的大氣氮氣和氧氣?)。12.5光年的距離,讓這個“地球近親”顯得既陌生又熟悉——它像一麵鏡子,照見地球形成時的“童年模樣”,也照見人類對“另一個家園”的永恒渴望。

或許,50億年後,當地球因太陽膨脹而不再宜居,teegardensstarb會成為人類的“新家園”;或許,此刻正有某個外星文明,用望遠鏡對準太陽係,像我們觀察teegardensstarb一樣,猜測地球是否有生命。而我們,通過這顆“相似度95分”的行星,不僅讀懂了宇宙的“行星多樣性”,更看到了生命在宇宙中那點倔強的“可能性”——它像黑暗中的燈塔,告訴我們:我們並不孤單。

說明

資料來源:本文核心數據來自英戈·蒂加登團隊《發現teegardensstar及其行星》2003,《astronoyandastrophysics》)。

伊格納西奧團隊《teegardensstaryandastroparatoobservatory)、詹姆斯·韋伯望遠鏡塵埃盤分析2023,gto團隊)。

故事細節參考伊格納西奧《超冷紅矮星行星觀測十年》2023)、安娜博士論文《teegardensstar係統動力學研究》2022)、西班牙卡拉阿托天文台實習日誌20172023)。

語術解釋:

超冷紅矮星:體積和質量遠小於太陽、表麵溫度低於3000c的紅色恒星如teegardensstar),亮度暗、壽命長可達萬億年),是係外行星的常見宿主。

徑向速度法:通過恒星因行星引力產生的微小晃動速度變化)探測行星的方法,類似“看搖晃的燈籠找繩子”。

宜居帶:行星表麵可能存在液態水的軌道範圍距恒星不遠不近),teegardensstarb因恒星溫度低,宜居帶比太陽係更靠近恒星。


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