可能是首次！以直接成像的方式看到邻近系外行星

天文学家可能已经捕捉到附近的系外行星Proxima C的第一张图像

Proxima c这颗行星于2019年宣布存在，但至今仍未得到证实。如果是真的，它的质量估计是地球的几倍——所谓的“超级地球”或“迷你海王星”。它的大小和离恒星的距离使它成为当前和不久的将来外行星成像项目的诱人目标。现在，一些天文学家说，他们可能——仅仅是可能——第一次看到了Proxima c。

这将有可能是我们首次观察到距离我们最近的行星系，不过依然存在极大的不确定性。

很少有比在其他恒星周围发现外星星球更吸引人的了，甚至有一天我们还可以近距离的研究它们的大气层和表面地形。当然，要进行这些观测是极其困难的。尽管目前已知有超过4000个系外行星，但绝大多数对我们来说都太过遥远和暗淡了，以至于我们最强大的天文望远镜都无法把它们从其宿主恒星中分辨出来。

而距离太阳系较近的系外行星则为我们提供了一个相对简单的对它们进行拍摄的机会。比邻星——一颗冷却、暗淡的红矮星，距离太阳系4.2光年，如果它周围有行星的话，那将是离我们最近的系外行星。

2016年天文学家在比邻星发现了第一颗行星：与地球大小相似的比邻星b。不过由于它公转周期只有11天的轨道太靠近恒星了，所以并不是一个好的观测对象。相比之下，比邻星c则提供了一个较好的观测机会。基于某些间接证据它于2019年宣布被发现，但该星是否真的存在还有待证实。

如果真的存在，那么它的质量大概是地球的几倍——一颗所谓的超级地球或者迷你海王星，它与比邻星的距离大约是地球到太阳距离的1.5倍。它的尺寸以及与恒星的距离使得它成为当前和未来一段时间系外行星成像项目的绝佳目标。如今，在一篇即将发表于《天文与天体物理学》杂志的最新的论文预印本中，一些天文学家称他们有可能——只是有可能——将设法首次观察到比邻星c。

“这颗行星对我们来说极具吸引力，因为比邻星离太阳系很近。”该项研究的第一作者、就职于意大利帕多瓦市天文台的拉斐尔·格拉顿说到，”“我们的想法是既然这颗行星距离恒星比较远，那么就有可能以直接成像的方式被观测到。我们已经找到了一个合适的候选对象，看起来似乎确实已经观察到这颗行星了。”

去年格拉顿和他的团队首次被意大利都灵天体物理天文台的达玛索提醒对这颗行星进行直接成像的可能性，达玛索是比邻星c可能被发现的原始论文的第一作者。达玛索和他的同事曾经为比邻星c的存在提供了证据，当时他们根据主恒星的轻微摆动推测这是由于一颗未知行星的引力造成的。

要通过恒星摆动证实这一推测的话就需要等待同样的摆动重复、再重复，而这需要耗费几个月甚至几年的时间。达玛索设想也许可以利用其他方式来证明。因此，他请求格拉顿和他的团队详细研究SPHERE（偏振高对比度系外行星搜寻）设备上的数据，该设备被安置在位于智利的欧洲南方天文台的极大望远镜上，来看看是否能确确实实地看到这颗行星。“在我们考虑要发表关于比邻星c的论文的时候，我联系到格拉顿，和他讨论将SPHERE设备的性能发挥到极限的可能性。”达玛索说，“该行星系可能太寒冷了所以有必要尝试其他的技术手段。”

当你在盯着SPHERE上的数据看时稍微斜那么一眼，你会发现一颗神秘的行星的图像隐约浮现在眼前。通过将视野聚焦在比邻星c的预测位置上并把它和主恒星从SPHERE上获得的大量红外图像上分离出来，格拉顿和他的同事已经能够从几年的常规观测数据中挑选出19个潜在的行星图像。在这些候选者中，有一颗尤其引人注目，它在图像上显示的亮度是它们的“噪声”的6倍——噪声，即我们不希望看到的来自于人造物或者背景恒星的光线。“它是一个可能的候选对象，不过有较小的概率是空欢喜一场，”该论文的联合作者、日内瓦天文台的艾米莉·里克曼说。

如果这次观测结果是真实的，它将带给我们一些令人头疼的问题。这颗被认为是行星的物体质量将至少是地球的7倍——已经稳稳超出了超级地球所定义的界限。 “它一定是某个迷你海王星，”萨拉·西格尔说道，他是马萨诸塞州技术研究院的行星学教授，未参与这篇新论文的发表。该物体的亮度是同等质量大小行星的10到100倍。论文作者解释称：这样的亮度可能来自于行星周围的大量尘埃，类似于3到4倍土星环大小的巨型光环。不过有人认为如果真的是这样的话那就有点太奇怪了。

“它可能是一个围绕在老年恒星周围的巨型光环，”来自于斯坦福大学的天体物理学家布鲁斯·麦金托什说，他也未参与到该项研究中。“它当然可以以这样的形式存在。但是因为是第一次观测到这种拥有巨型光环的物体，你必须假设存在这样一个宇宙，其中的大部分海王星大小的行星都拥有比土星还大的光环，而这样的宇宙看起来是不存在的。”

如果是真的，这次观测结果——这张图片——将会对我们理解最邻近的行星系产生深远的影响。 它不但提供了比邻星c存在的确凿证据，还提供了一个观察行星围绕恒星运行的视角——一种对我们来说仅靠观察恒星摆动所无法提供的东西。这次观测让我们基本上可以确定利用新一代更强大的观测设备如即将投入运行的欧洲极大望远镜（E-ELT）以及美国国家航空航天局的广角红外巡天望远镜（WFIRST），我们将很快可以对该行星的大气开展研究工作。

也许更重要的是，比邻星c的发现有可能揭示比邻星b的轨道角度，因为系外行星被认为是和太阳系一样在同一个轨道平面上运行的。这一信息，结合比邻星b对主恒星造成的摆动，提示我们它的质量大概为1.5到1.8个地球质量，使得我们关于其特点的理论更加完善。这样的质量“强烈提示比邻星b是由岩石组成的，”伊丽莎白·塔斯克说，她是日本太空宇宙航空研究开发机构的系外行星学家，未参与此次研究。另外据我们所知比邻星b的轨道处于宜居带，液态水可以存在，因而生命也可以存在。它的岩石结构将使它一举成为天体生物学家搜寻最有希望系外行星的首要目标。

然而，这一可能的重大发现，需要我们以坚定的怀疑态度来看待它。事实上，这篇新论文的作者也承认他们的图片有相当大的概率并不是一颗真正的行星而只是随机的噪声信号。他们也提到，基于欧洲航天局的盖亚宇宙飞船的观测结果，他们推测出的行星的近期的运行与之前估算出的比邻星c的位置并不相符。因此，其他天文学家对于这一潜在的发现态度非常谨慎。“对我来讲这很难称得上是一个重大发现。”美国国家航空航天局埃姆斯研究中心的系外行星学家塞恩·柯里说，他未参与到此项工作中。

不幸的是，因新冠疫情造成的全球持续停工意味着此项研究结果目前无法得到验证，因为全世界大部分的观测设备——包括VLT——都已停止运行。“它可以在明天就得到验证或否定，但是设备都关闭了，”天文学家古伊勒姆·安格拉达·埃斯库德说，他曾于2016年带头发现了比邻星b，且未参与到这项新的研究中。所剩时间已不多：比邻星将于7月份运行到太阳后面直到2021年2月份才会重新进入到我们的视野中。

所以目前来讲，首次观察到到比邻星c依然是极具吸引力但又充满不确定的一件事。即便它最终被证明是一个错觉——一个天文学上的误报——这一潜在的观测结果也不太会削弱进一步研究的热情。其他团队将利用运行在超大尺寸望远镜如E-ELT上的比SPHERE更先进的设备再次进行尝试。但是如果这次观测结果是真实的——格拉顿称他对此有“三分之二”的信心——这将是人类历史第一次直接看到离我们最近的恒星上的一颗行星。“如果是真的，将是非常令人兴奋的。”安格拉达·埃斯库德说。

BY: Jonathan O'Callaghan

FY: 手心的蔷薇

如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处