比鄰星是離太陽最近的恆星，可能仍然存在第二顆行星。
之所以說“仍然”，是因為天文學家早在 2019 年 4 月就首次宣佈了這個候選世界，當時是基於尚未釋出或經過同行評審的觀測和分析。現在，經過更徹底的審查並得到更多資料的支援，報告這項潛在發現的研究今天發表在《科學進展》雜誌上。然而，確定性仍然難以捉摸——這顆行星可能仍然被證明是海市蜃樓。
“自從我們第一次看到這個[潛在的行星]訊號以來，我們就試圖成為它最糟糕的敵人，”希臘克里特大學的天文學家法比奧·德爾索爾多說，他與義大利都靈天體物理天文臺的同事馬里奧·達馬索一起領導了這項研究。“我們嘗試了不同的工具來證明我們是錯的，但我們失敗了。但是，我們必須對所有可能的懷疑和懷疑保持開放態度。”
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比鄰星c（候選行星的名稱）的基本特徵與去年相比幾乎沒有變化。它在一個約 1900 天的軌道上執行，幾乎沒有被比鄰星的星光加熱，它將是一個冰凍的、氣體籠罩的球體，可能比我們自己的地球重六到八倍——一顆所謂的超級地球，儘管它可能更像是一個“迷你海王星”。這顆行星可能被鮮豔的極光環繞，極光是由其磁場與其母星的強烈耀斑相互作用驅動的。它可能還擁有一個廣闊的環系統。它將伴隨一個更小、更近、更像地球的世界——比鄰星b——它在 2016 年被發現在恆星的宜居帶中旋轉，宜居帶是指有足夠的星光允許液態水在行星表面存在的區域。
自從比鄰星b被發現以來，天文學家一直熱切渴望更多地瞭解那個迷人的地方，理論上，那裡可能存在生命。由於外行星會深刻影響內行星的可居住性——例如，像木星和土星在我們太陽系歷史早期所做的那樣，用彗星轟擊它們——對比鄰星b的遙遠伴星的研究可能對這項工作至關重要。比鄰星c也可能是理解行星系統如何在像比鄰星這樣的恆星周圍出現和演化的關鍵，比鄰星作為一顆比我們太陽小得多、也冷得多的紅矮星，是銀河系中最常見恆星型別的代表性例子。候選行星寒冷的軌道將使其遠遠超出比鄰星的“雪線”，雪線是水僅以固態冰形式存在的邊界。雪線也是理論家們期望大多數富含冰、中等質量的超級地球和迷你海王星形成的最佳位置。那麼，比鄰星c 怎麼會出現在如此遙遠的地方呢？回答這個問題可能需要對現有的行星形成理論進行重大修改。
搖擺不定的證據
支援比鄰星c存在的最佳證據確實是搖擺不定的——字面意義上的。行星可以透過它們施加在其恆星上的引力拖拽來揭示自身，當它們在軌道上移動時，會拉動母星朝向地球，然後再遠離地球。隨著時間的推移進行跟蹤，這種行星特徵表現為明顯的恆星擺動——這表現為恆星光譜的紅色和藍色端之間的振盪。擺動的重複顯示了行星的軌道週期，而其振幅——其強度——則提供了對行星質量的估計。圍繞恆星執行的巨大行星會產生巨大而明顯的擺動，但是由更小且更遙遠的物體產生的恆星偏移非常緩慢和微妙，以至於只有對多年資料集進行計算建模才能將其分離出來。
歸因於比鄰星c的假定擺動是比鄰星位置上大約每秒一米的偏移，分佈在候選行星提出的五年軌道上。區分它需要來自兩個儀器的近二十年的測量資料，即高精度徑向速度行星搜尋器 (HARPS) 和紫外線和可見光階梯光柵攝譜儀 (UVES) 光譜儀，每個光譜儀都位於智利歐洲南方天文臺 (ESO) 運營的獨立望遠鏡上。問題在於，許多其他事物——星斑和其他形式的恆星活動，以及地球儀器的光學元件內部的微小不穩定——都可以模仿這種微小的運動。因此，行星搜尋的近期歷史充斥著基於擺動的“發現”的小行星的高調公告，但這些行星最終被證明是虛幻的。在他們的研究中，達馬索、德爾索爾多及其同事詳細介紹了他們為排除儘可能多的恆星和儀器噪聲源而採取的詳盡步驟，但即便如此，他們的主張仍然存在爭議。
“這項探測確實是在突破前沿，”加州大學歐文分校的天文學家保羅·羅伯遜說，他沒有參與這項研究。“在如此長週期內探測到如此低振幅的行星的[擺動]探測沒有類似的例子，並且與許多其他探測相比，聲稱的統計顯著性較低。這並不一定意味著它是錯誤的，但這將需要來自額外觀測的一些確認。”
歐洲南方天文臺最新的擺動搜尋儀器，一種超穩定、極其精確的光譜儀，稱為岩石系外行星和穩定光譜觀測階梯光柵攝譜儀 (ESPRESSO)，已經在智利山頂上搜尋比鄰星和許多其他恆星，以尋找更多小行星的線索。但是，搜尋的性質需要多年的觀測才能產生突破性的結果——足夠的時間讓行星完成多個軌道，從而加強任何擺動訊號的統計顯著性。與此同時，天文學家將不得不依靠其他技術來收集更多關於比鄰星c的證據。
一連串的巧合？
如果對比鄰星c的案例僅基於擺動，那麼這顆候選行星很可能仍然未被宣佈，在技術附錄中默默無聞。相反，大量的間接證據似乎正在提高候選行星是真實的機率。2017 年，研究人員使用歐洲南方天文臺的阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列 (ALMA)（位於智利的一架射電望遠鏡）對比鄰星進行調查，探測到一個奇怪的閃爍，結果證明該閃爍與基於擺動對比鄰星c軌道估計的距離完全一致。這個閃爍可能是來自一顆看不見的行星周圍一個巨大的、類似土星的環系統的自然無線電波——或者它可能是來自恆星周圍塵埃雲甚至來自遙遠背景星系的偶然發射。ALMA 的觀測還產生了關於恆星周圍塵埃帶的暗示性線索，這些塵埃帶可能是由比鄰星c 和其他未被探測到的行星雕刻而成的。（達馬索、德爾索爾多及其同事遊說——但迄今為止沒有成功——在 ALMA 上進行後續觀測以再次觀察。但他們已設法使用歐洲南方天文臺的另一項資產，即行星成像高對比度偏振光譜儀（SPHERE）觀測比鄰星系統。他們對比鄰星c 的 SPHERE 遠距離探測的分析仍在進行中。）
2018 年，來自蓋亞（歐洲航天局 (ESA) 運營的銀河系測繪衛星）的更多誘人支援浮出水面，蓋亞使用一種稱為天體測量的技術來精確跟蹤比鄰星的位置——以及數十億其他恆星——在天空中。巴黎天文臺天文學家皮埃爾·克維拉領導的一個團隊將蓋亞兩年公開可用的資料與蓋亞前身衛星依巴谷的早期測量資料相結合，發現了比鄰星運動中的一個輕微異常，這可以用一顆行星的存在來解釋，這顆行星的質量和軌道將與達馬索及其同事對比鄰星c 的估計值驚人地相似。
“我確信蓋亞天體測量法是新增到比鄰星c 謎題中最關鍵的資訊，”都靈天體物理天文臺的蓋亞團隊成員，也是比鄰星c 發現論文的合著者亞歷山德羅·索澤蒂說。除了表明這顆行星是真實的之外，蓋亞對比鄰星運動的測量還將揭示比鄰星c 的實際質量——使天文學家能夠更好地預測其年齡、亮度和其他對於瞭解當前或未來的地球或太空望遠鏡是否有合理機會拍攝到它的照片至關重要的屬性。
再說一次，蓋亞的測量結果可能會最終駁斥這顆行星的存在。事實上，支援或反對比鄰星c 真實性的確鑿證據可能已經存在於歐洲航天局的硬碟驅動器上。研究作者說，蓋亞可能已經對這顆恆星進行了足夠的觀測，以確定其異常運動的潛在行星性質，但大多數原始資料仍然需要大量的處理和校準，並且預計至少在兩年內不會公開發布。
迷人的鄰居
最終，無論這個世界是真實存在還是虛構的，比鄰星c 最重要的教訓可能都與地球上行星搜尋的演變有關。儘管天文學家現在已經發現了圍繞其他恆星執行的數千顆行星——並且在不久的將來還會發現數萬顆行星——但大多數發現都是我們星系行星寶藏中唾手可得的果實。發現最精選的行星——那些圍繞附近恆星執行的行星，這些恆星為進一步研究提供了最佳機會，甚至可能為發現外星生命提供了最佳機會——目前仍然是一項令人生畏的艱鉅任務。考慮到尋找和確認僅僅一顆行星比鄰星c 的數十年努力已經消耗了無數的人力勞動，並在地球上許多最先進的望遠鏡和儀器上分配了激烈的觀測時間——結果仍然不確定。
“就時間和挑戰而言，如今尋找圍繞大量恆星執行的這類行星絕對是不可持續的，”德爾索爾多說。那麼，有人可能會問，我們為什麼要尋找呢？“一種老式的探索感，”他說。“發現遙遠、未知但也許可以到達的世界。也許還有一種無意識的感覺，這個系統在遙遠的未來可以被人類到達。比鄰星是我們浩瀚宇宙中最接近的鄰居。我們怎麼能不被它迷住呢？”