三体中的小不点有一颗宝贵行星,但Ta宜居吗?

作者: 左文文

来源: 科学大院

发布日期: 2016-08-26

本文探讨了在科幻小说《三体》中提到的三体系统中,一颗位于宜居带的类地行星候选体的发现及其宜居性问题。文章详细介绍了银河系中恒星系统的分类、系外行星的探测方法、比邻星及其行星的发现过程,以及该行星是否适宜居住的科学分析。

三体中的小不点有一颗宝贵行星,但Ta宜居吗?

我们的银河系中有三千多亿颗恒星,其中约一半恒星处于双星系统中。在引力作用下,聚在一起的恒星多于2颗而小于10颗的恒星系统称为“聚星”,三颗恒星在一起便是“三合星”,四颗星在一起是“四合星”,以此类推。如果因引力而聚集在一起的恒星数目超过10颗,该系统称为星团。

在科幻小说《三体》中,三体人生活的环境变化多端,可谓冰火两重天,有时天上出现的两颗太阳将大地深深炙烤,有时则长时间处于黑暗冰冷状态。而在茫茫宇宙中,三体系统的存在是已经确认的。

目前天文学家已经发现的系外行星已超过2300颗,而处于三合星系统中的系外行星个数近60颗。在这近60颗行星中,8月25日凌晨之前,天文学家所知道的、同时满足处于宜居带且质量与地球相当的行星不到5个。如今,数目再加1,增加的这颗行星竟然还是离我们最近的一颗系外行星,绕转在三合星中最不起眼的小不点恒星周围。

北京时间8月25日凌晨1点,欧洲南方天文台召开发布会,宣布了他们最新的一项发现:在除太阳之外距离我们最近的恒星比邻星周围,发现了一颗位于宜居带的类地行星候选体。该行星候选体质量约1.3倍地球质量,每11.2天绕转比邻星一圈。它距离主星700万千米,相当于0.05倍日地距离。该工作已发表在25日的《自然》杂志。

比邻星是除太阳之外距离我们最近的一颗恒星,就在4.22光年之外。半人马座alpha位于半人马座内,是一个三合星系统,中文名是“南门二”。根据亮度,将其三颗星命名成半人马座alpha星A、B和C,其中A星和B星是和太阳非常相似的恒星,并且是双星系统,可惜,肉眼无法分辨出来。而比邻星是该系统中的小不点C星,它是一颗红矮星。

如何探索系外行星呢?常见的几种方法包括:直接成像法、掩星法、视向速度法和微引力透镜法等。而这颗行星候选体的发现是利用的什么方法呢?

直接成像法,顾名思义,就是直接对着行星系统拍照。你期待找到的是恒星旁边的行星,可是恒星太亮,你的眼中就只剩恒星的光芒,很难检测出行星的存在。一种解决方法是,想办法遮住恒星的光芒后,再拍照寻找行星存在的证据。这类方法探测到的系外行星数目不到100颗。

此次系外行星的发现,也是基于视向速度法。基于视向速度法,而被发现的存在行星的三体系统还包括Gliese 667C等。为此次比邻星行星的发现立下汗马功劳的,是一个被称作“暗淡红点”的计划。遥想1990年,旅行者1号在64亿千米之外,回眸一瞥,拍摄下地球的照片。在照片中,地球如此渺小,就像一颗暗淡蓝点。而比邻星是一颗红矮星,想象一下,它的行星沐浴在暗淡红光中,将搜索计划称作“暗淡红点”再合适不过。

判断一颗行星是否宜居的重要依据,是液态水的存在与否。到主星的距离太近,即使有水,也会被蒸发殆尽;距主星太远,水会以冰的形式存在;惟有在距离适当的范围内,液态水才会安然待住。这适当距离范围就称为宜居带。

由于本次发现类地行星的主星比邻星是一颗红矮星,质量约是太阳的1/8,发光本领是太阳的0.17%,而根据估算,太阳系中宜居带的范围约是0.99倍日地距离到1.688倍日地距离,所以如果仅考虑发光本领的话,可以推测比邻星的宜居带范围是太阳宜居带范围的4%,即从0.040日地距离到0.068日地距离。

而本次发现的行星候选体到比邻星的距离约0.05倍日地距离,尽管比水星到太阳的距离还要小很多,但就它自己所在的系统而言,它就落在宜居带内。这表明,它有可能表面温度适宜,允许液态水的存在。

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