地球“三兄弟”現(xiàn)身：可宜居否

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(tuán)隊(duì)，在《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表研究報(bào)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，是被天文學(xué)家用位于智利的TRAPPIST望遠(yuǎn)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(jī)會。”該研究團(tuán)隊(duì)稱。德國《焦點(diǎn)》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’。”

“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(yuǎn)鏡，探測和捕捉著星空中的奧秘，這就是TRAPPIST望遠(yuǎn)鏡。它所在的項(xiàng)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(yuǎn)程操控，吉隆是項(xiàng)目牽頭人之一。

從2015年9月到12月，吉隆的團(tuán)隊(duì)利用TRAPPIST觀測了62個夜晚。他們通過光影有規(guī)律地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(tuán)隊(duì)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(yuǎn)鏡已經(jīng)能夠探測到這種微小變化。”

因?yàn)椴荒芟耖_普勒望遠(yuǎn)鏡那樣一次性觀測10萬顆行星，吉隆團(tuán)隊(duì)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(jiān)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?yàn)樗鼈兛赡苁俏覀冇矛F(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(shí)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(yuǎn)鏡都無法觀測到它。

其實(shí)，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(dú)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?yàn)榘潜忍柊档枚?。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天到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(jì)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。”茍利軍說，“比如在我們太陽系，地球、火星就是處于宜居帶上。”

這三顆行星每顆直徑只比地球大10%左右。“它們對于尋找地外生命很有意義。”該研究項(xiàng)目的合作者、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，而超冷矮恒星同時發(fā)出微弱的紅外光，卻不至于掩蓋周圍行星的細(xì)節(jié)。吉隆決定挑選幾個矮星，帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)試試運(yùn)氣。最終，他們賭贏了。TRAPPIST望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃找到60顆超級冷矮恒星周圍的行星。

研究團(tuán)隊(duì)在報(bào)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(yuǎn)了很多。”茍利軍說道。

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(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)，NASA網(wǎng)站也進(jìn)行了報(bào)道，并稱哈勃望遠(yuǎn)鏡接下來將對TRAPPIST-1星系中三顆行星的大氣進(jìn)行分析。今年12月到明年3月，開普勒望遠(yuǎn)鏡也會對TRAPPIST-1周圍那兩顆距離更近的行星進(jìn)行觀測。“將在2018年發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，估計(jì)也可以對這些地外行星進(jìn)行觀測。”茍利軍說。

    人類對類地行星的探索，未完待續(xù)。（記者 張文靜 制圖 郭剛）