比鄰星b

英國赫特福德大學的天文學家米科·圖米從存檔中比鄰星的徑向運動資料中首次注意到比鄰星b的蛛絲馬跡。為了確認比鄰星旁這顆行星的存在，歐洲南方天文台於2016年1月啓動“黯淡紅點”（Pale Red Dot）計劃。2016年4月24日，比鄰星b的存在由倫敦瑪麗王后大學天文學家古勒姆·安格拉達-伊斯庫德帶領的歐洲南方天文台團隊確認。這項發現發表於《自然》期刊。相關的觀測是由兩組攝譜儀完成，分別是拉西拉天文台ESO 3.6米望遠鏡的高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）和甚大望遠鏡的紫外線與可見光階梯光柵攝譜儀（Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph，UVES）。這些資料最早在2013年就顯示比鄰星旁有行星存在。天文學家將母恆星徑向速度峯值與行星軌道週期變化的觀測資料相結合，得以計算行星的質量下限。這項發現統計學上的假陽性幾率小於千萬分之一。 ^[3] 

德國《明鏡》週刊於2016年8月12日出版的文章就泄露了歐洲南方天文台的這項發現，並且相關傳聞迅速傳播 ^[4]  。歐洲南方天文台否認其與泄漏有關，並且在同年8月24日正式發表論文，宣佈確認了行星的發現，但對之前“泄露”事件的相關信息一概拒絕提供更進一步的消息與評論。 ^[5] 

比鄰星b是類地行星，質量下限是1.27 M⊕。實際質量則因為軌道傾角不明而無從得知，但低於3倍地球質量的幾率是90%。假設它是由岩石組成並且密度與地球相當的話，它的半徑至少是1.1 R⊕；如密度較低或真實質量大於質量下限，半徑將會更大。比鄰星b的表面温度估計為234 K（−39 °C）。 ^[2] 

比鄰星b的軌道週期11.86日，軌道半長軸約為0.05天文單位，即地球軌道半長軸的5%。相較之下，太陽系內距離太陽最近的行星水星的軌道半長軸為0.39天文單位。比鄰星b從母恆星接收到的輻射量是地球從太陽接收輻射量的65%，但是比鄰星b接受的X射線輻射量約是地球的400倍。 ^[2] 

比鄰星b的位置在母恆星比鄰星的適居帶內。如果行星的大氣層條件與組成成分合適，就可以讓行星表面有液態水存在。比鄰星是質量只有太陽約十分之一的紅矮星，因此它的壽命可以達到3萬億至4萬億年，是太陽預估壽命極限（100億年）的300到400倍。但並不知道比鄰星b有多宜居。 ^[6] 

比鄰星b距離母恆星夠近，因此可能被潮汐鎖定，即行星的公轉週期和自轉週期互相同步的現象。如果該行星的軌道離心率為0，則會出現同步自轉，比鄰星b的一面會一直對着母恆星，而另一面則一直處於黑暗之中，而在這兩個極端之間，晨昏圈可能是宜居地區，那裏的温度可能在273 K（0 °C）左右，適合液態水的存在。不過比鄰星b的軌道離心率並未確定，只是知道它小於0.35，但有可能足以產生像水星那樣3:2的軌道共振。歐洲南方天文台預測説，如果這樣的話，比鄰星b上的氣候環境會更加温和，平均温度接近地球。另外，如果該行星的大氣層足夠濃厚，面向恆星一面的熱量就能傳導到背離恆星的一面，行星表面適居的部分就會更大 ^[7]  。

由於比鄰星（Proxima）是我們的隔壁鄰居，距離我們僅4.22光年，所以這項發現引起了格外的關注。這顆行星被命名為比鄰星b（Proxima b），距離比鄰星只有700萬公里（0.047天文單位），繞行一週只需要11.2天。儘管這個距離我們的水星到太陽的距離還要近得多得多（只有後者的12%），但由於比鄰星本身是顆紅矮星，質量為太陽的0.123倍，光度僅為太陽的1.55‰，表面温度2800K，這使得行星比鄰星b仍然處於比鄰星的“宜居帶”，擁有允許液態水存在的適宜温度。然而這個距離上會遭受來自恆星非常強烈的紫外線和X射線的照射(因為紅矮星有時會出現巨大的耀斑)，相比於地球空間環境可能更為惡劣。

比鄰星是南門二（半人馬座α）三星系統中的一顆恆星，相較於南門二雙星來説更靠近地球，因此被冠以“比鄰星”之名。雖然南門二是全天第四亮的恆星（-0.3等），但比鄰星的視星等卻只有11等，太暗太暗了，不僅無法用肉眼看到，連地面望遠鏡觀測它也不太容易。歐南台位於智利拉西拉天文台（La Silla）3.6米口徑的HARPS光譜儀對比鄰星進行了非常細緻的觀測。在行星圍繞恆星運轉時，行星的引力作用會令恆星的視向速度（即朝向和遠離地球方向的速度）產生微小的變化，這些變化會反映在恆星光譜中的吸收線上，呈現非常小的多普勒效應。HARPS就是這樣一台特別設計的極為精密的儀器，能夠探測到小於每秒1米的多普勒位移。想象一下，一個極為闇弱的紅色光點在很小的範圍內前後擺動，雖然眼睛看不出，但在光譜儀面前，行星卻露出了馬腳。

可以這麼説，在滿天無數恆星中，比鄰星永遠是我們最關注的焦點之一，因為它是我們太陽系不折不扣的鄰居，所謂“遠親不如近鄰”嘛。事實上關於比鄰星（包括南門二系統）周圍行星的探測就沒停過。2013年歐南台以及美國部分設備就已經有所發現，但並未得到具有説服力的結果。就説今年1月中旬到4月期間，相關的觀測數據也都是公開的，只不過才最終完成了論文，向公眾正式宣佈。

最新的數據是由叫做“黯淡紅點”計劃（Pale Red Dot）的項目取得的，結合早期的歐南台及其他天文台的觀測資料才終於發現這樣一個令人興奮的明確結果。探測發現，比鄰星有時候會以5km/h的速度（相當於正常人的步行速度）靠近地球，有時候又以相同速度遠離地球。如此微小的變化恰恰就在HARPS的探測範圍內，天文學家由此可以推算出徑向速度的重複週期為11.2天。再做進一步分析推算出造成這種結果的原因可能就是存在着一顆約為1.27倍地球質量的行星。

研究人員古伊勒姆·安格拉達-埃斯庫德（Guillem Anglada-Escudé）談到這個話題時依然難掩興奮，他説仔細核對了“黯淡紅點”計劃60個晚上的數據，前10個的時候“看着還行”，檢查到前20個晚上認為“值得期待”，等到檢查了30個晚上的時候可以説“相當明確”了，當即決定起草論文。當然，研究團隊也十分謹慎，利用其它設備仔細排除其它的可能，因為紅矮星相較於太陽而言本身質量很小光度也很弱，會表現出類似行星的舉動。

研究團隊發表了兩篇論文討論了比鄰星b的宜居性及其氣候。他們發現這顆星球上在一定條件下存在液態水的可能性不能排除，他們認為在陽光最充足的地區，液態水或許能存在於地表，比方説同步自轉（像月亮那樣）情況下朝着恆星的半球，或者是3:2共振模式（像水星那樣）中所謂的熱帶地區。總之比鄰星b的自轉比較特別，再加上受到恆星的輻射，以及行星形成的歷史，令比鄰星b的氣候與地球風格迥異，簡單説，它上面是沒有季節的。

平心而論，發現系外行星如今已經不是什麼新聞了，但是發現紅矮星邊的類地行星還是會讓人興奮一下，而在距離我們那麼近的地方有一顆和地球差不多大小的星球，我們的小心臟難免會加速跳動。“海內存知己，天涯若比鄰。”地球人尋找知音的渴望或許也是與生俱來的。不管怎樣，這項發現一定會掀起全球範圍更為廣泛的研究，包括現有的設備以及未來的巨型光學望遠鏡，必將繼續把比鄰星和南門二系統列為必選科目。就像我們提到的，霍金的“突破攝星”計劃也是瞄準比鄰星的。如果瘋狂的想法真能實現的話，或許在未來一兩百年裏，甚至在我們有生之年就能看到4.22光年外，離地球最近的一顆系外行星長什麼樣了。 ^[8] 

北京時間8月25日凌晨，位於智利的歐洲南方天文台網站發佈新聞，稱在距離地球最近的恆星半人馬座比鄰星周圍，發現一顆位於“宜居帶”類地行星——比鄰星b。中國科學院國家天文台行星科學家鄭永春向科技日報記者介紹，比鄰星b的氣候與地球風格迥異，它沒有季節，空間環境也可能更為惡劣 ^[9]