2025年3月11日,天文学家宣布发现了围绕巴纳德星的四颗亚地球行星,这一发现发表在《天体物理学快报》(Astrophysical Journal Letters)上。

巴纳德星

巴纳德星(也称为Gliese 699或GJ 699)是一颗M3.5型红矮星,位于蛇夫座,距离地球约6光年,是太阳系后最近的单星系统,仅次于半人马座阿尔法星系统(也被称为南门二,是距离太阳系最近的恒星系统之一,其中包含比邻星)。

艺术家笔下绕巴纳德星运行的系外行星。图片来源:国际双子天文台 / NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld

它的年龄约为100亿年,比我们的太阳(约46亿年)老得多。红矮星是银河系中最常见的恒星类型,比太阳小且凉爽,其光度较低,这意味着其宜居带(适合液态水存在的区域)比太阳系更靠近恒星。

发现的行星

研究发现了四颗亚地球行星,每个的质量约为地球的20%至30%,可能为岩石行星。质量介于火星(约0.107地球质量)和地球之间。

它们的轨道周期仅为数天,这表明它们非常靠近巴纳德星。例如,一个行星的轨道周期为3.15天,对应的半长轴约为0.02天文单位(AU),远小于地球到太阳的距离(1 AU)。

这些行星的近距离轨道意味着它们接收到的恒星辐射远超地球。计算显示,0.02 AU的距离比巴纳德星的宜居带(约0.056至0.109 AU)更近,因此它们可能太热,不适合液态水存在。它们的表面温度可能类似于金星甚至更高,可能超过462°C,足以熔化铅。

检测方法

这些行星是通过径向速度法发现的,这种方法测量恒星因行星引力而产生的微小摆动。使用的仪器包括MAROON-X(安装在双子座北望远镜上)和ESPRESSO(安装在欧洲南方天文台的甚大望远镜上)。

这些光谱仪通过分析恒星光谱中的颜色偏移来检测运动,颜色偏移表明恒星在向我们靠近或远离。

观测时间跨度为3年,共112个夜晚,这是一项耗时的工作。

宜居性

这些行星的质量如此之小,使用径向速度法检测到它们是技术上的重大突破。它们的质量和轨道周期表明它们可能是岩石行星,但由于观测角度,无法直接观察到凌日(行星从恒星前方经过),因此它们的半径未知。通过质量-半径关系推测,半径可能约为地球的四分之三。

然而,这些行星的近距离轨道意味着它们可能被潮汐锁定,一面永远朝向恒星,导致日夜温差极大。这进一步降低了它们适合生命存在的可能性。此外,巴纳德星的光度低(约为太阳的0.0036倍),其宜居带更靠近恒星,但这些行星仍在宜居带内侧,接收到的热量过高。

地球的轨道周期为365天,距离太阳1 AU。而这些行星的轨道周期仅为几天,相当于它们在几天内完成一次“年”。这与水星(88天,0.39 AU)相比也更近,显示它们接收到的热量远超地球。

特性地球巴纳德星行星
质量(地球质量%)
100%
20-30%
轨道周期
365天
几天
距离恒星
1 AU
~0.02 AU
表面温度
适合液态水
可能超过462°C
适合生命

写在最后

尽管这些行星可能不适合生命,但这仍然是一项突破。

一个世纪以来,天文学家一直在研究巴纳德星,希望能够在其周围找到行星。

如今,科学家们通过精密的观测手段,终于揭开了这一谜团的一部分,为未来更深入的研究奠定了基础。

参考来源:
https://www.sci.news/astronomy/four-sub-earth-exoplanets-barnards-star-13740.html
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adb8d5
https://www.sci.news/astronomy/barnards-star-b-06609.html
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adb8d5

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