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我們知道,離太陽最近的恆星是一顆被稱為半人馬座近地星的紅矮星。它距離地球只有4.2光年(當然,這個距離對於我們來說還是太遠了),目前已知在其可居住區內有一顆地球大小的行星。這並不意味著有生命圍繞著最近的恆星運行,但它的可能性應該有助於我們理解這些行星。
它被稱為半人馬座近地天體b,雖然大多數系外行星都是通過經緯儀發現的,經緯儀是一種根據測角原理設計的測量水平角和豎直角的測量儀器。不過這個特殊的世界是通過都卜勒效應發現的。什麼是都卜勒效應呢?它可以簡單解釋為為物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高(藍移);在運動的波源後面時,會產生相反的效應。波長變得較長,頻率變得較低(紅移;波源的速度越高,所產生的效應越大。根據波紅(藍)移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。
當這顆行星繞半人馬座近地軌道運行時,它的引力會導致恆星輕微搖晃。因此,星光由於相對於我們的運動而稍微引起藍移和紅移。通過測量星光的都卜勒頻移,我們可以確定它的相對速度。由於我們知道半人馬座近地天體的質量,相對速度告訴我們這顆行星的引力有多強,進而告訴我們它的質量。
不過,我們需要知道,進行都卜勒測量並不容易。對於紅矮星來說,太陽耀斑等也會產生都卜勒頻移,因為恆星表面的一部分正在上升和下降,這就會引起幹擾。在2016年首次測量時,數據強烈表明存在一顆行星,但它並不像我們想像的那樣可靠,因為有許多因素幹擾。幸運的是,科學家使用高精度光譜儀(意式濃縮咖啡)進行的新測量證實了這顆行星的存在。這項研究也證實了這顆行星的質量和軌道。它的質量比地球大20%左右,圍繞半人馬座近地軌道運行的距離剛好能支撐其表面的液態水。所以它可能是一個巖石,溫暖,潮溼的星球,類似於我們自己的地球,那麼它是否是第二個地球呢?
第二顆地球?
很遺憾,科學家目前有很多證據可以證明它是一塊乾燥、沒有生命的巖石。首先,半人馬座近地天體的質量僅為太陽的八分之一,而且比太陽更冷、更暗。它的可居住區離恆星很近。而半人馬座近地星b離它的恆星只有0.04au,這是水星離太陽距離的十分之一。它只需11天就會完成公轉軌道。由於它非常接近恆星,我們可以認定這顆行星可能被潮汐鎖定,這意味著行星的一面將會永遠面對恆星,類似於月球的一面一直面對地球的行為。最終導致的結果就是它靠近恆星的那一面比地球熱得多,遠離恆星的那一面可能比地球冷得多。
對這顆行星上可能存在的生命來說,另一個問題是半人馬座近地星是一顆耀斑恆星,這意味著它經常會有大耀斑,從而產生強烈的恆星風和強烈的x射線。換言之這顆行星需要一個厚厚的大氣層來保護生命不受致命的x射線的傷害,但強烈的恆星風可能會把它的大部分大氣層颳走。在這樣一個極端而不穩定的世界上,生命還會出現嗎?
不過我們不用悲觀,還有一個好消息是紅矮星約佔銀河系恆星的75%,因此最有可能居住的星球完全有可能圍繞這些小恆星運行。通過了解半人馬座近地天體b,我們可以了解最常見的系外行星。不管有沒有人居住,它都是我們最接近的地球鄰居。