如果你之前聽過這個，請阻止我，但天文學家剛剛在巴納德星周圍發現了一顆行星，這顆恆星距離我們約六光年，是離太陽系第二近的恆星系統。
這並非首次：半個多世紀以來，一直有人聲稱有行星圍繞巴納德星執行，但都被證偽了。但這一次，在期刊《天文學和天體物理學》中報道的這一發現，似乎更有根據。這是因為這項研究背後的研究人員花費數年時間，用地球上最先進的行星搜尋儀器之一密切關注這顆恆星，並謹慎地避免了許多使其前輩功虧一簣的陷阱。事實上，這項工作不僅僅產生了一個新發現的世界；在他們的資料中，還隱約暗示了另外三顆候選行星。
加那利群島天體物理研究所的常駐研究科學家兼論文的主要作者喬納伊·I·岡薩雷斯·埃爾南德斯說：“我們一直在收集這顆恆星的資料，從2018年到現在。”該團隊的努力集中在這顆恆星所謂的宜居帶上，這是一個環恆星區域，其中星光可以充分加熱行星，使液態水在其表面存在。起初，研究人員什麼也沒看到。“但隨著我們獲得越來越多的資料，”岡薩雷斯·埃爾南德斯說，“我們意識到有些東西開始顯現出來。”
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然而，僅僅因為一個世界位於恆星的宜居帶中，並不意味著它是一個宜居的好地方。例如，已確認的行星及其三個候選伴星的質量都估計小於地球——這意味著它們可能更難 удерживать заметную 大氣層。已確認的行星也顯然是最大的，幾乎是我們地球重量的 40%，而三個候選行星的估計質量範圍約為地球質量的五分之一到三分之一。相比之下，金星的重量略高於地球質量的 80%，火星僅為我們星球重量的十分之一，水星更輕，而海王星、天王星、土星和木星都遠比地球重。這意味著這些可能的巴納德星世界質量將它們歸為我們熟悉的太陽系中未知的行星類別。天文學家以前也發現過類似的怪異天體：少數所謂的超級木星，以及大量的超級地球圍繞外星太陽執行。現在，顯然，他們也在我們最近的恆星鄰居之一週圍發現了一個“超級火星”系統。
然而，與這三個候選行星的存在一樣，這些行星的超級火星地位也可能是虛幻的。徑向速度技術——用於發現這些以及許多其他可能的世界——只能設定任何假定行星質量的下限。這是因為該方法僅透過測量行星的引力拖曳如何使恆星在我們視線的方向上來回擺動來間接推斷行星的存在，當行星圍繞恆星旋轉時。擺動越大，造成擺動的世界就越重。但是，如果從地球上看，行星繞恆星的軌道不是“側向”的，徑向速度測量只會揭示其全部拉力的一小部分。即使對於巨大的行星，這種擺動也很小，對於整個恆星來說，運動量級約為每秒數百米。
儘管這看起來很小，但小型世界的擺動通常表現為大約小 10 倍的運動。天文學家透過使用光譜儀將恆星的光線分成其組成顏色來辨別這種細微之處，尋找彩虹狀光譜中的多普勒頻移。瞬時探測很少見；相反，行星完成其軌道時，擺動的證據會在數週、數月甚至數年的觀測時間內逐漸積累。自 20 世紀 80 年代以來，天文學家一直使用該方法進行行星搜尋，研究人員使用它發現並證實了圍繞類太陽恆星的第一顆系外行星，於 1995 年。
該研究中已確認的行星圍繞巴納德星執行的週期為 3.15 個地球日，而三個候選行星的執行週期分別為 4.12 天、2.34 天和 6.74 天。該研究背後的團隊依賴於位於智利甚大望遠鏡的岩石系外行星和穩定光譜觀測的階梯光柵光譜儀 (ESPRESSO) 儀器。ESPRESSO 是一種非常精密的硬體，能夠達到 30 年前無法想象的精度。
岡薩雷斯·埃爾南德斯說：“從一開始，我們的首要任務就是尋找繞附近恆星執行的類地行星。” 2022 年，同一個團隊還報告在離我們太陽系最近的鄰近恆星比鄰星（其本身是離我們最近的多星系統半人馬座阿爾法星的一部分）周圍探測到一顆小型行星。ESPRESSO 在發現如此小的行星方面的成功是徑向速度技術未來前景光明的跡象，表明即使是更微小的世界也可能在其探測範圍內。
空間望遠鏡科學研究所科學副主任梅賽德斯·洛佩茲-莫拉萊斯說：“他們設法提取訊號的方式令人印象深刻，因為這種新儀器達到了我們以前無法達到的精度水平。”
洛佩茲-莫拉萊斯沒有參與這項研究，她承認在第一次閱讀這篇論文時持懷疑態度，特別是考慮到所聲稱的行星及其候選近親的擺動是多麼微小。但當她深入研究旨在支撐其測量合理性的方法論細節時，她確信了這項工作的優勢。
她說：“我仍然認為[研究人員]需要更多資料，但分析在我看來非常可靠。”
研究系外行星大氣動力學的洛佩茲-莫拉萊斯說，這些行星不太可能擁有大氣層，因為它們離其主星非常近。巴納德星的質量只有太陽質量的 16% 左右——這是一顆所謂的 M 矮星，其亮度遠低於我們自己的太陽。然而，儘管 M 矮星體積很小，但在其存在的最初幾百萬年中也容易發生劇烈的爆發，噴射出巨大的耀斑，這些耀斑會剝離掉其路徑中任何行星的大氣層。沒有大氣層，這樣的世界就沒有液態水（生命的基石）在其表面持續存在的機會。然而，新研究中已確認行星的 3.15 天軌道使其可能太熱而無法 удерживать 水，即使有大氣層也是如此。根據論文，一些候選世界可能稍微溫和一些。
在這些最新結果之前，巴納德星至少與兩項有爭議的行星主張有關——一項來自 1960 年代，最終被追溯到望遠鏡的光學缺陷，另一項來自 2018 年，後來被證明實際上是恆星自轉引起的普通恆星活動。這個新近確認的行星和行星候選者是不同的，其擺動遠低於巴納德星 145 天的自轉速度，因此不太可能是恆星活動的虛假結果。
賓夕法尼亞州立大學的天文學家、論文的合著者蘇弗拉斯·馬哈德萬指出，該論文對 2018 年的主張提出了嚴重質疑，最新的 ESPRESSO 資料“完全證實了這一斷言”。然而，正是出於這個原因，他認為該儀器對假想的 3.15 天擺動的測量結果具有更高的水平。馬哈德萬說：“我會說 [3.15 天] 行星在我看來很有說服力；資料看起來非常精美，”他沒有參與這項研究。
已經存在其他獨立的觀測結果，可以立即幫助搜尋，包括在阿雷西博天文臺在毀壞和隨後的退役之前收集的資料。
波多黎各大學阿雷西博行星宜居性實驗室主任阿貝爾·門德斯說：“我們擁有阿雷西博天文臺收集的巴納德星的幾年觀測資料，這為尋找與三天軌道相對應的週期性訊號提供了機會。” 門德斯沒有參與新的 ESPRESSO 研究，他也對那裡其他世界的誘人暗示感到好奇，這表明“可能存在一個高度緊湊的行星系統”。科學家們仍在努力確切地瞭解這種行星系統是如何形成的，部分原因是它們與我們自己的行星系統如此不同。在銀河系範圍內，找到一個實際上就在隔壁的行星系統，可以為仔細研究自然實驗室以尋求未來突破提供前排座位。