5月2日,由比利時列日大學(xué)天文學(xué)家邁克爾·吉隆領(lǐng)銜的國際研究團隊,在《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表研究報告,稱他們在離地球39光年的一顆紅矮星附近發(fā)現(xiàn)了三顆與地球大小相近的行星,這些行星可能具備宜居條件。
這顆發(fā)著微光的紅矮星地處水瓶座星系,是天文學(xué)家用位于智利的TRAPPIST望遠鏡發(fā)現(xiàn)的,因此被命名為“TRAPPIST-1”。
“如果想在太陽系外找到生命,迄今為止,這三顆新發(fā)現(xiàn)的行星是最佳機會。”該研究團隊稱。德國《焦點》周刊甚至評論說:“5月2日是令地球人興奮的一天,科學(xué)家們找到了‘地球的兄弟’?!?/p>
“獵”到類地行星
在智利北部山區(qū)的拉西亞天文臺,有一座直徑60厘米的望遠鏡,探測、捕捉著星空中的奧秘,這就是TRAPPIST望遠鏡。它所在的項目屬于比利時列日大學(xué)天文、地理與海洋學(xué)系,設(shè)備也由該校的天文學(xué)家在比利時遠程操控,吉隆是項目牽頭人之一。
從2015年9月到12月,吉隆的團隊利用TRAPPIST觀測了62個夜晚。他們通過光影有規(guī)律的變化來判斷是否有圍繞恒星公轉(zhuǎn)的行星存在,結(jié)果發(fā)現(xiàn),TRAPPIST-1每隔一定時間就會變暗,這說明有物體在它面向地球的一側(cè)經(jīng)過,經(jīng)過分析之后,研究團隊最終找到了這三顆行星。
“這就好像一個蛾子遮住了燈泡的光一樣。”中國科學(xué)院國家天文臺研究員茍利軍打了個比方,接著解釋說,“這種觀測方法叫作transit,翻譯成中文就是掩食,就是行星經(jīng)過恒星前面,導(dǎo)致恒星亮度稍微變小的現(xiàn)象。雖然亮度變化不大,但是現(xiàn)在的望遠鏡已經(jīng)能夠探測到這種微小變化?!?/p>
因為不能像開普勒望遠鏡那樣一次性觀測10萬顆行星,吉隆團隊的觀測方法一度被認(rèn)為充滿風(fēng)險,但最終,天文學(xué)家的堅持收獲了這次重要發(fā)現(xiàn)。這是人類第一次在“超冷矮恒星”周圍“獵”到類地行星的存在,而且是一次性發(fā)現(xiàn)“三個世界”。
“這類小行星是我們的首選,因為它們可能是我們用現(xiàn)有科技可以發(fā)現(xiàn)生命的唯一類地行星。”吉隆說。
可能處于宜居帶中
TRAPPIST-1是顆名副其實的矮星。它的大小只有地球的1/8,質(zhì)量約是太陽的1/10,溫度只有太陽的一半,亮度是太陽的1/2000。雖然它距離地球很近,但它太暗太紅,肉眼和業(yè)余水準(zhǔn)的望遠鏡都無法觀測到它。
其實,在銀河系中,像TRAPPIST-1這樣的超冷矮恒星多如牛毛,靠近太陽的恒星中有15%都是這種。但TRAPPIST-1的獨特性,正在于有三顆行星環(huán)繞著它。
對于三顆行星如何圍繞TRAPPIST-1公轉(zhuǎn),研究人員稱,TRAPPIST-1的引力可能迫使三顆行星形成“潮汐鎖定”。一旦有一顆行星與矮星“潮汐鎖定”,它就會一直以同一側(cè)面向矮星,如同月球總是以同一側(cè)面向地球。
天文學(xué)家的觀測顯示,在圍繞TRAPPIST-1公轉(zhuǎn)的三顆行星中,有兩顆距離矮星的距離比地球到太陽的距離要近60~90倍,但這兩顆星接受的矮星輻射量卻分別只有地球接受太陽輻射的4倍和2倍,因為矮星比太陽暗得多。另一顆行星接受的輻射甚至比地球還少。前兩顆行星公轉(zhuǎn)的周期分別為1.5天和2.4天,第三顆行星的公轉(zhuǎn)周期目前還不能確定,大概介于4.5~73天。研究人員說,由于這顆矮星的溫度比太陽低,行星與它之間的距離如此近,正好說明這些行星可能處于宜居帶中。
“根據(jù)恒星的溫度大小,可以計算出來一個所謂的宜居帶,只要處于這個區(qū)域,就有可能有液態(tài)水或者生命存在?!逼埨娬f,“比如在我們太陽系,地球、火星就是處于宜居帶上?!?/p>
這三顆行星每顆直徑只比地球大10%左右?!八鼈儗τ趯ふ业赝馍苡幸饬x?!痹撗芯宽椖康暮献髡?、美國加州大學(xué)圣迭戈分校的亞當(dāng)·布爾加斯在一份聲明里說。
探索未完待續(xù)
此前,不少科學(xué)家都熱衷于觀測與太陽大小接近或更大、更亮的恒星,期待能在它們的行星中找到宜居的類地行星,TRAPPIST-1這類“星光暗淡”的矮星往往不受待見。
但是,由于恒星太亮,會掩蓋住圍繞它們公轉(zhuǎn)的行星,而超冷矮恒星雖然發(fā)出微弱的紅外光,卻不至于掩蓋周圍行星的細節(jié)。吉隆決定挑選幾個矮星,帶領(lǐng)他的團隊試試運氣。最終,他們賭贏了。TRAPPIST望遠鏡計劃找到60顆超級冷矮恒星周圍的行星。
研究團隊在報告中說,這次發(fā)現(xiàn)開辟了地外生命研究的新領(lǐng)域,未來研究前景廣闊。
“這次發(fā)現(xiàn)最主要的就是距離我們比較近,較為容易研究。去年發(fā)現(xiàn)的‘地球大表哥’開普勒-452b,距離地球1400光年,相較之下就遠了很多?!逼埨娬f道。
對于天文學(xué)家來說,現(xiàn)在對這三顆類地行星的發(fā)現(xiàn)還只是起步,后續(xù)研究還將持續(xù)數(shù)年。
對于吉隆團隊的新發(fā)現(xiàn),NASA網(wǎng)站也進行了報道,并稱哈勃望遠鏡接下來將對TRAPPIST-1星系中三顆行星的大氣進行分析。今年12月到明年3月,開普勒望遠鏡也會對TRAPPIST-1周圍那兩顆距離更近的行星進行觀測。“將在2018年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,估計也可以對這些地外行星進行觀測。”茍利軍說。
人類對類地行星的探索,未完待續(xù)。