重要的夥伴

偉大的發現之旅將我們的星球從一個可怕的虛空縮小為一個熟悉的球體。最近，對太陽系中行星、衛星、彗星和小行星的探索，將我們在宇宙中的地盤縮小到相對舒適的角落。

現在輪到銀河系了。4月14日宣佈，一顆名為天壇增八的附近恆星，與我們的太陽非常相似，擁有三個行星，這帶來了長期尋求的結論，即我們的小社群可能不是宇宙中的怪事——存在其他太陽系。結果，銀河系變得更小了一些，但一個新的視角，將我們自己與這些重要的夥伴進行比較——稱之為比較太陽系——向我們開啟。

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在舊金山舉行的聯合新聞釋出會上，兩個獨立的研究團隊揭示了在正常恆星周圍發現的第一個多行星系統，而非我們太陽系中的九顆行星。“我們正在見證人類探索新時代的到來，”舊金山州立大學的天文學家傑弗裡·W·馬西說，他的團隊已經識別出迄今為止發現的20顆系外行星中的大部分。“我們正在開始對我們銀河系中其他恆星周圍的行星進行偵察。”

正是由馬西和他的同事，現在是英澳天文臺的天文學家R·保羅·巴特勒領導的小組，在1996年首次發現了圍繞天壇增八執行的系外行星的證據。天壇增八是一顆距離地球44光年，年齡約為30億年的恆星，是太陽年齡的三分之二。他們利用加利福尼亞州聖何塞附近的利克天文臺的望遠鏡，以及一種稱為多普勒光譜的技術，該技術透過行星對主恆星速度的引力影響來檢測圍繞遙遠恆星執行的行星，他們報告說，一個質量為四分之三木星的物體每4.6個地球日就繞恆星執行一週，軌道非常接近，僅為0.06天文單位（地球到太陽的距離，約為9300萬英里）。

但是，當天文學家在更長的時間內觀察資料時，他們觀察到有大量資料點不符合預測的曲線。這種“噪聲”表明，可能有一個額外的物體圍繞天壇增八旋轉。舊金山州立大學的研究人員通知了其他天文學家，並開始分析利克天文臺收集的11年的光譜資料，以尋找答案。與此同時，位於馬薩諸塞州劍橋市的哈佛-史密森天體物理中心和科羅拉多州博爾德市的高空天文臺的一個小組，一直在研究天壇增八超過四年，資料由史密森尼位於亞利桑那州圖森附近的惠普天文臺收集。

兩個小組得出了相同的結論——有三個巨大的、類似木星的行星圍繞天壇增八執行。中間的行星，命名為c，至少包含木星兩倍的質量，需要242天才能繞恆星執行一週。它距離恆星大約0.83天文單位，類似於金星的軌道距離。最外側的行星，d，質量至少為四個木星，每3.5到4年完成一次軌道執行，距離恆星2.5天文單位。兩個外行星具有橢圓形軌道，這是其他九個圍繞恆星遙遠軌道執行的系外行星的特徵。“現在我們有一個多系統，也許是一塊羅塞塔石碑，可以理解我們發現的許多奇怪的行星，”巴特勒說。

儘管研究人員不確定當一顆恆星周圍只檢測到一顆行星時，他們看到的訊號是否真的是行星，但發現多個物體和兩個獨立的證實讓他們確信這些確實是行星。“這裡有兩個團隊，使用兩套完全不同的裝置、不同的軟體，一種類似的技術，這是真的，但基本上是兩個完全獨立的資料集，它們向您展示了相同的東西，”高空天文臺的蒂莫西·布朗說。“想象一下，把你的稅單交給兩個不同的會計師，讓他們最終得出相同的數字。”

這兩個團隊向《天體物理學雜誌》提交了一篇聯合論文，但他們提出的問題遠多於他們回答的問題。“我們自己的太陽系在某種程度上是不尋常的嗎？我們太陽系的結構是某種宇宙自然的怪癖嗎？我們不知道，”馬西說。“最令人感動的問題是，我們自己的地球，它的溫度溫和，允許水以液態形式存在，是否是一種常見的行星型別。”

事實上，新發現最引人注目的特點是它們挑戰了當前關於行星形成的觀點。根據天文學家從觀察我們太陽系得出的結論，主要由氣體組成的大質量行星，如木星和土星，只會在太陽系的寒冷外圍形成。但這些氣體巨星似乎存在於主恆星地獄般的溫度附近，非常危險。

這些行星可能形成於主恆星附近，或者像檯球上的球一樣，可能互相撞擊散開，從更遠的起源地遷移到目前的軌道上。這個多行星系統的發現表明了行星形成的新範例，在這個範例中，許多被稱為星子的微小種子行星可能會在圍繞恆星的物質盤中發展。那些生長最快的行星會進行一場引力拔河，淘汰一些較小的世界，並決定哪些行星最終留在軌道上。“天壇增八系統表明，木星質量行星之間的引力相互作用可以在塑造太陽系中發揮強大的作用，”巴特勒說。

此外，系外木星傾向於具有橢圓形軌道，而不是我們系統的整潔圓形軌道。一個像地球一樣的行星不太可能存在於天壇增八系統中——巨大的木星型行星穿越其軌道會將其撕裂。“我對我自己都不明白，這樣一個木星型行星的系統是如何被創造出來的，”馬西說。

那麼，類地行星的前景如何？馬西本人並不氣餒。“在我們調查過的所有恆星中，只有大約5%的恆星擁有這些掠奪性的木星，”他說。“因此，正是我們的未檢測結果給了我們最好的希望——我們星系中至少95%的恆星，很可能，可以在穩定的軌道上孕育地球。”

我們的銀河系包含2000億顆恆星。如果即使只有一小部分行星系統確實孕育了類地行星，那麼我們的銀河系肯定包含數十億顆類地行星，其中一些可能恰好處於距離其主恆星的合適距離，以被加熱到溫和的溫度，使水可以以液態形式存在，也許生命可以繁榮發展。

答案將不得不等待。儘管目前的光譜系統可能很靈敏，但它們無法檢測到小型類地行星的明顯拉力。即使是那些木星巨行星也可能孕育衛星，就像我們木星的歐羅巴一樣，它們的水可能是遙遠太陽系的生物培養皿。