沒有什麼比看到其他恆星周圍的異星世界更誘人的了——也許有一天甚至可以近距離研究它們的大氣層並繪製它們的表面地圖。當然，這樣的觀測極其困難。儘管現在已知超過 4,000 顆系外行星，但其中絕大多數都太遙遠和昏暗，以至於我們最好的望遠鏡也無法在它們宿主恆星的強光下辨別出來。然而，我們太陽系附近的系外行星提供了更容易成像的機會。而且，沒有哪個世界比被認為圍繞涼爽、昏暗的紅矮星比鄰星執行的世界更靠近我們——比鄰星是距離我們太陽最近的恆星，距離為 4.2 光年。
2016 年，天文學家發現了該系統中第一顆已知的行星：大致地球大小的比鄰星 b。但由於它與比鄰星的距離非常近，軌道週期僅為 11 天，比鄰星 b 不是成像的理想選擇。相比之下，比鄰星 c 提供了更好的機會。該行星於 2019 年宣佈，基於有些間接的證據，該行星仍未得到證實。如果真實存在，據估計它比地球重幾倍——所謂的超級地球或迷你海王星——並且以大約地球和太陽之間距離的 1.5 倍的距離繞比鄰星執行。它的大小以及與恆星的距離使其成為當前和近期系外行星成像專案的誘人目標。現在，在一篇新的預印本論文中，該論文已被接受在《天文學與天體物理學》雜誌上發表，一些天文學家表示，他們可能——僅僅是可能——已經設法首次看到了比鄰星 c。
“這顆行星非常有趣，因為比鄰星是一顆非常靠近太陽的恆星，”義大利帕多瓦天文臺的拉斐爾·格拉頓說，他是這項研究的主要作者。“我們的想法是，由於這顆行星[遠離]恆星，因此有可能透過直接成像來觀察到它。我們發現了一個合理的候選者，看起來我們確實探測到了這顆行星。”
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
去年，格拉頓和他的團隊首次被義大利都靈天體物理天文臺的馬里奧·達馬索提醒，有可能對這顆行星進行成像，達馬索是關於比鄰星 c 可能被發現的原始論文的主要作者。達馬索和他的同事提出了比鄰星 c 存在的證據，該證據基於其恆星的明顯擺動，他們推斷這是由一顆看不見的軌道行星的引力引起的。以這種方式確認一個世界的存在需要再次——又一次——看到相同的擺動發生，這個過程通常需要數月甚至數年。達馬索想知道是否還有其他方法。因此，他要求格拉頓和他的團隊檢視來自歐洲南方天文臺甚大望遠鏡 (VLT) 上的 SPHERE（高對比度系外行星研究光譜偏振儀）儀器的資料，看看他們是否真的能看到這顆行星。“一旦我們關於比鄰星 c 的論文被考慮發表，我就聯絡了 [格拉頓]，討論將 SPHERE 推向極限的可能性，”達馬索說。“[行星] 系統可能非常酷，值得嘗試其他技術。”
如果您在盯著 SPHERE 資料時稍微眯起眼睛，神秘行星的影像似乎會浮現在眼前。透過關注比鄰星 c 的預測位置以及它與其恆星在 SPHERE 的多個堆疊紅外影像中的分離，格拉頓和他的同事能夠從多年的常規觀測中挑選出該行星的 19 個潛在外觀。在這些候選探測中，有一個特別引人注目：它在影像中顯得比他們的“噪聲”——即來自偽影或背景恆星的雜散光——亮約六倍。“這是一個可能的候選者，誤報的可能性很低，”日內瓦天文臺的艾米麗·裡克曼說，她是該論文的合著者。
如果該探測是真實的，它會引發有趣的問題。被認為是行星的物體質量至少是地球的七倍——大到足以將其牢固地置於超級地球類別之外。“這絕對是某種迷你海王星，”麻省理工學院行星科學教授薩拉·西格說，她沒有參與這篇新論文。該物體似乎也比同等質量的行星亮 10 到 100 倍。研究作者認為，這種亮度可能源於行星周圍的大量塵埃，可能是在一個巨大的環系統中，該環系統比土星的環系統大三到四倍。在一些人看來，這種情況似乎太奇怪了，難以置信。
“對於一顆相對古老的恆星來說，這將是一個巨大的環系統，”斯坦福大學天體物理學家布魯斯·麥金託什說，他也沒有參與這項工作。“像這樣的事物當然有可能存在。但是，對於您第一次探測到這樣的事物就擁有如此巨大的環系統，您必須假設宇宙中大多數海王星大小的行星都擁有比土星大得多的巨大環系統。而這似乎是一個不太可能居住的宇宙。”
如果真實，這一探測——這張影像——將對我們理解最近的鄰近行星系統產生深遠的影響。它將為我們提供比鄰星 c 存在的確鑿證據，並提供行星繞其恆星執行的角度，相對於我們自己的角度——僅透過觀察恆星的擺動無法提供的資訊。該探測幾乎可以確保我們很快就能使用新一代強大的天文臺（例如即將到來的歐洲極大望遠鏡 (E-ELT) 和 NASA 的廣域紅外巡天望遠鏡 (WFIRST)）研究該行星的大氣層。
也許更重要的是，確定比鄰星 c 的位置也可能揭示比鄰星 b 的軌道角度，因為行星預計會像我們太陽系中的行星一樣在同一平面上執行。這些資訊，加上比鄰星 b 對其恆星造成的擺動，將告訴我們，這個世界的質量必須在地球質量的 1.5 到 1.8 倍之間，這將使我們能夠改進關於其特徵的理論。日本宇宙航空研究開發機構的系外行星科學家伊麗莎白·塔斯克說，這樣的質量將“強烈地指向 [比鄰星 b] 是岩石質的” ，她沒有參與這項研究。除了我們已知比鄰星 b 在其恆星的宜居帶中執行，液態水以及我們所知的生命可以在那裡存在之外，證明這個世界是岩石質的將使其躍升為任何天體生物學家最有希望的系外行星名單之首。
然而，如此壯觀的可能性需要冷靜的懷疑態度。事實上，這篇新論文的作者承認，他們的影像很有可能根本不是行星，而只是資料中的隨機噪聲。他們還指出，他們假定的行星的明顯運動與早期對比鄰星 c 位置的估計相沖突，這些估計是基於歐洲航天局蓋亞航天器對比鄰星的觀測得出的。因此，其他天文學家正在以相當謹慎的態度對待這一潛在發現。“對我來說，很難得出結論，[這] 是一個決定性的探測，”NASA 艾姆斯研究中心的系外行星科學家塞恩·柯里說，他也沒有參與這項工作。
不幸的是，目前全球範圍內應對 COVID-19 大流行的封鎖意味著暫時無法檢查結果，因為世界上大多數天文臺（包括 VLT）都無法執行。“明天就可以[確認或駁斥]，但天文臺都關閉了，”天文學家吉列姆·安格拉達-埃斯庫德說，他領導了 2016 年比鄰星 b 的發現，但沒有參與這項新研究。立即跟進的時間不多了：在 7 月，比鄰星將從我們的太陽後面消失，直到 2021 年 2 月才會再次出現。
因此，就目前而言，首次看到比鄰星 c 的前景仍然是一個誘人但難以捉摸的可能性。即使事實證明這是一個海市蜃樓——天文上的誤報——這種潛在的探測也不太可能抑制人們對進一步研究的熱情。其他團隊將使用即將推出的儀器再次嘗試，這些儀器比 SPHERE 更先進，並在超大型望遠鏡（如 E-ELT）上執行。但是，如果探測是真實的，格拉頓說他對此有“三分之二”的信心，那麼這將是首次歷史性地瞥見一顆圍繞離我們最近的恆星執行的行星。“如果這是真的，那就太令人興奮了，”安格拉達-埃斯庫德說。