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翻譯：申振宇

校對：楊宜修 劉海牧

審閱：牧夫天文校對組

美編：毫秒

后臺：胡永葳

發現袖珍地球?

從巴納德行星系統中的一顆行星上觀察巴納德星的藝術家想象圖。

圖源：雙子星天文臺/美國國家光學紅外天文研究實驗室/美國國家科學基金會/美國大學天文研究協會/ P. Marenfeld

巴納德星是離太陽系最近的孤立恒星，距離我們只有5.96光年。自從1916年巴納德星被發現以來，天文學家一直試圖尋找圍繞它運行的行星。

此前曾有報道稱，在這顆孤獨恒星的軌道上發現了行星的蹤跡，但始終無法令人信服。不過，持續努力的觀測終于取得了回報。

去年10月，研究人員曾在巴納德星附近發現了一顆疑似行星。現在，芝加哥大學Ritvik Basant領導的一個研究小組證實了它的存在，同時還發現了另外三顆，從而使圍繞巴納德星運轉的已知行星總數達到了四顆。

這一發現更加引人關注的點是，巴納德系統中的四顆行星都比地球還小，是銀河系各類行星中最難發現的一種。

Basant說：“巴納德星作為我們的宇宙鄰居，而我們卻對它知之甚少。而這次的發現是一個非常振奮人心的消息，這也標志著新儀器的精度相較于前幾代取得了突破。”

巴納德星，也被稱為GJ 699，是系外行星搜尋者感興趣的目標之一。其原因有以下幾個方面。

首先是它的距離近：離太陽系最近的恒星系是比鄰星，它是一個三星系統，而巴納德星的距離比它稍遠，但卻是距離地球最近的孤立恒星。

其次，巴納德星不僅僅是像太陽一樣的孤立恒星，它還是一顆紅矮星，是銀河系中最常見的恒星類型。通過研究它，我們可以了解很多關于恒星及其行星的信息，包括環繞孤立恒星運行的行星系統和環繞紅矮星運行的行星系統的信息，比如它們是否宜居等。

你可能仍覺得在巴納德系統發現行星好像也沒什么特殊之處。但是翻翻看目前已知的系外行星目錄，你就會發現，在宇宙中已知的大約20萬億億到40萬億億顆恒星中，截止本文發表時，系外行星數量也僅發現了不到6000顆。由于系外行星比它們圍繞的恒星要小得多，也要暗得多，圍繞恒星運行的行星并不容易被發現。也正是因此，天文學家們才更依賴于研究系外行星對其母恒星的影響。

第一種行星對恒星的影響是，當系外行星從我們和恒星之間經過時（凌日），恒星光線會周期性地微弱變暗。第二種影響是，當恒星被軌道上的行星影響時，恒星會朝向兩者的公共質心產生輕微的運動，即徑向速度，這會導致恒星發射的光線頻率發生周期性的變化，從而會在光譜中產生頻移。

動畫演示徑向速度的測量。

圖源：Alysa Obertas/維基百科, CC BY-SA 4.0

在巴納德系統中，并沒有觀察到行星凌日導致的恒星變暗現象。而去年的探測發現正是基于徑向速度法，這表明，巴納德系統中的系外行星軌道平面是遠離我們視線的。

這種信號很微弱，而且很難識別。Basant和他的同事們利用了安裝在夏威夷的雙子座北望遠鏡上的MAROON-X行星搜尋儀，在三年時間內對巴納德星進行了112個夜晚的觀測。然后，他們仔細研究這些數據，尋找恒星在徑向上的微弱移動。

他們的研究結果證實了四顆系外行星的存在，并成功計算出了它們的質量和軌道周期。

巴納德b星

質量為地球的0.3倍，一個公轉軌道周期為3.2個地球日；

巴納德c星

質量為地球的0.34倍，一個公轉軌道周期為4.1個地球日；

巴納德d星

質量為地球的0.26倍，一個公轉軌道周期為2.3個地球日；

巴納德e星

質量為地球的0.19倍，一個公轉軌道周期為6.7個地球日；

這些行星的軌道都離恒星太近了，因此它們并不宜居。在這樣的距離下，地表溫度會非常高，以至于水不會以液態的形式出現在行星表面。我們也不確定系外行星的類型。在如此小的質量下，類似水星的巖質行星是最有可能的，但也不能完全排除是袖珍氣態行星的可能性。

距離太陽最近的恒星信息圖

圖源：IEEC/ Science-Wave – Guillem Ramisa

這項研究還揭示了我們很容易與小型系外行星失之交臂，即使它們就在我們的眼皮底下。截至目前，我們還沒有在銀河系中發現太多類地行星。巴納德系統的情況證明，這種發現的缺少，很可能是因為目前我們尚沒有能力找到他們，而并不是它們不存在。

推算出的巴納德e星的質量僅為地球的0.19倍，這是迄今為止使用徑向速度法發現的質量最小的系外行星。如果這顆系外行星真的存在，我們發現類似系外行星的能力就會越來越強。

Basant說：“我們做的很多事情都是層層遞進的，有時很難看到宏大的遠景。但當我們發現了人類一直都在追尋的事情時，那種發現的感覺太讓人覺得不可思議了。”

該團隊的研究結果已發表在《天體物理學雜志快報》上。

參考原文

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

責任編輯：楊伯順

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

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系外行星動物園

圖源：Halcyon Maps

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