地球又多了个“低调”的近邻

在距离我们6光年的地方，又多了一个“邻居”。近期，来自加泰罗尼亚空间研究所和西班牙空间科学所的因格纳斯·里巴斯(Ignasi Ribas)博士带领的国际天文学家团队发现，在距离太阳系不远处的巴纳德星周围，有99%的可能性存在一个不低于3.2倍地球质量、轨道周期为233天、轨道偏心率为0.32的行星。这一发现刊登在近日出版的《自然》期刊上。

令人好奇的巴纳德星

巴纳德星的名字起源于一百多年前一位名叫爱德华·爱默生·巴纳德的天文学家。他发现有一颗星在夜空中划过的速度很快，这引起了他极大的注意。虽然他不是第一个发现这颗星的人，但他首先测出了这颗星的自行为每年10.3角秒，并发表在了1916年的《天文学期刊》上。为了纪念他的这一贡献，人们把这颗星命名为巴纳德星。因为在当时已知的恒星中自行最快，这颗星还获得了“逃亡之星”的绰号。

如果把太阳之外的每个恒星按相对于我们的距离由近到远排序的话，第四名就是这颗巴纳德星了。虽然它距离我们只有6光年，但凭肉眼依然看不到，因为它是一颗很暗的红矮星。距离太阳最近的恒星比邻星也是一颗红矮星。这类星在太阳系附近十分普遍，它们的个头比太阳要小，通常质量不足太阳的一半，光度也低得多。由于内部氢元素核聚变的速度缓慢，这类星的寿命也很长，可以在数千亿年内保持稳定的光度。像巴纳德星这样距离很近的红矮星，自行很快，又在适宜观测的天球赤道附近，对天文学家来说实在是不可错过的研究对象。因此，巴纳德星也是被研究得最多的红矮星之一。

关于巴纳德星是否有行星这件事，长期以来都是颇具争议的话题。大约半个世纪前，就有天文学家提出它周围有一个大质量的类木行星，之后又有人提出可能存在一个类地行星，但始终没有确凿的证据。不过这件事确在当时引起了大众的兴趣，还衍生出了《巴纳德的行星(Barnard’s Planet)》这样的科幻小说。直到最近，关于行星是否存在这件事才终于有了新的进展。

“低调”的巴纳德b行星

早在1997年，天文学家们就开始了对巴纳德星的长期观测：最初的观测已经显示它可能存在一个轨道周期约为230天的行星。之后天文学家们借助了包括科罗拉多天文台的CARMENES光谱仪在内的七台设备来证实这一点，这些仪器能捕捉到1米/秒的微小速度变化。在长达20年，总计770多次的测量后，终于确认了这个信号有99%的可能性来自于一个围绕巴纳德星绕转的行星。同时还发现了另一个长周期信号，它可能来自于恒星自身的磁场活动，也可能是另一个距离主星更远的行星。

通常径向速度法更容易发现质量较大距离主星较近的行星，比如最早发现的热木星飞马座51b。巴纳德b的发现说明，随着技术水平的提高，可以找到越来越多的距离主星比较远、个头比较小的行星，来进一步扩大地外行星的数据库。借助盖亚和哈勃望远镜的高分辨率，未来有望得到更多关于行星轨道的限制，来获得更精确的行星的质量。

忽然发现，在我们不远处有一个看起来可能是“超级地球”的地外行星，大家也许会好奇那上面会不会有生命存在呢。可惜巴纳德星的大小和质量都只有太阳的六分之一左右，亮度更是低到不足太阳的0.4%，颇为“低调”。这个距离主星较近的行星，在没有大气层的情况下，很可能是个温度极低的冰冷星球，因此表面不太可能有液态水存在。

越来越多的“邻居”

在矮星周围搜寻地外行星，有独特的优势。因为它们数量众多，比如红矮星在宇宙众多恒星中，大约占了73%左右。在距离太阳最近的65颗恒星中有50颗是红矮星。另外，由于主星质量偏低，行星引起的主星的速度变化更显著，更容易用径向速度法观测到。之前在比邻星周围发现的行星利用的也是高精度径向速度法。此次发现的巴纳德b行星将径向速度法所能搜寻到的行星的轨道范围进一步拓展到了雪线附近。根据目前的行星形成理论，早期的吸积盘中，雪线是包括水在内的挥发性物质以固态存在的临界位置，也被认为是星子容易聚集、行星容易生成的地方。这次的观测也支持了这一形成理论。

之前开普勒带来的地外行星数据表明大多数恒星都拥有行星，这次的发现，也让天文学家们更加确信行星普遍存在。“现在天文学家已经发现距离太阳最近的两个恒星系统都拥有行星，对于这一发现，我感到十分欣慰。”香港大学地球科学系，同时也是CARMENES联盟成员之一的李文恺博士这样说道。

(张晓佳 作者系香港大学地球科学系博士后)