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在離太陽系最近的恆星—南門二發現地球級系外行星

歐洲瑞士日內瓦天文臺Xavier Dumusque等天文學家利用歐南天文台(ESO)位在智利La Silla觀測站的3.6米望遠鏡及HARPS光譜儀,在半人馬座Alpha(Alpha Centauri,門二)這個離太陽系最近、且性質與太陽類似的恆星系統中發現一顆質量與地球相當的系外行星,使其不僅成為迄今已知離太陽系最近的系外行星,而且還是離太陽系最近的地球級系外行星,更是第一顆在與太陽如此近似的恆星旁發現的質量最小的系外行星。不過,由於這顆行星頗接近其母恆星,表面溫度相當高,不適合現今已知的生命型態來生存,所以還沒資格稱為「地球的雙胞胎」。

南門二是南天天空中最亮的恆星之一,也是離太陽系最近的恆星系統,距離太陽系僅4.3光年之遙,言下之意就是南門二所發出的光以光速(約每秒30萬公里)前進,約需4.3年才能抵達地球,被我們看到。南門二其實是一個三合星系統(triple star),其中A與B這兩顆類太陽恆星彼此互繞,互繞一周約需79.91年;而A與B又與另一顆紅矮星C互繞,南門二C又是全天空離太陽系最近的恆星約4.2光年,故被暱稱為比鄰星(Proxima)。天文學家從19世紀開始便猜測有行星環繞南門二,是太陽系之外最近的生物居所,然而雖然觀測精確度與日遽增,卻始終毫無所獲,直到現在才終於讓天文學家們一償夙願。

Dumusque等人是利用所謂的徑向速度法(radial velocity method),又稱為都卜勒效應法(Doppler effect method)或擺動法(wobble method),發現這顆行星;亦即,受到行星重力的影響,其母恆星的位置會有些微的來回擺動,使得母恆星的光譜譜線呈現來回擺動的現象。這顆行星其實只環繞南門二中的B星公轉,其重力造成恆星的位置擺動少於每秒51公分(每小時1.8公里),相當於寶寶爬行的速度。這是到目前為止,以徑向速度法探測系外行星的工作中精確度最高的。不過用這種方式雖然能偵測到行星的存在,並由譜線擺動週期得知行星公轉週期和與母恆星的距離,但只能獲得系外行星的質量下限,無法得知精確的行星質量。

從1995年於類太陽恆星周圍發現第一顆系外行星迄今,天文學家已經確認了800多顆系外行星的存在,其中絕大部分都比地球大很多,甚至有許多是比我們太陽系最大的行星—木星還大的;對系外行星領域的天文學家而言,他們現在的挑戰是尋找位在恆星適居區、質量與地球差不多的系外行星,並研究這些地球級行星的特徵,現在已漸有斬獲。

南門二B是顆類太陽恆星,質量和體積都比太陽小一些,質量約太陽的0.934倍,半徑約為太陽的0.863倍,表面溫度約5210K,亮度也比太陽暗一些,表面活動程度與太陽類似,並不特別劇烈,自轉一周約需38.7天,比太陽的25天稍慢一些。由於質量比太陽小,因此南門二B的適居區比太陽系的還近。所謂的適居區是指行星表面若有水,可以以液態方式存在於行星表面。

而新發現的這顆系外行星南門二Bb,質量下限只比地球大一些,約1.13倍地球質量,距離其母恆星約600萬公里(0.04AU),比水星到太陽的距離還近很多,環繞南門二B一圈僅需3.236天;而與南門二B互為雙星的A,和這顆行星的距離則比B還遠了數百倍,不過在南門二Bb這顆行星上觀看南門二A,仍是個非常明亮的天體。

雖然南門二Bb這顆系外行星不是位在南門二B的適居區內,不過Dumusque等人表示:從統計上來看,這類低質量行星似乎偏向於在多重行星系統中形成;這意味著,在南門二B周圍,還有其他行星的機率非常高,甚至可能有位在南門二B適居區中的行星。

在質量、表面溫度都和太陽這麼類似的恆星周圍,發現質量與地球相當的系外行星,讓天文學家相當興奮。雖然因為這顆行星非常靠近母恆星而不適於類似地球上以水和碳為主的生物生存,但是由於它夠近、母恆星也很明亮,因此可以詳細地研究這顆行星的大氣層。

資料來源:Planet Found in Nearest Star System to Earth. ESO [16 October 2012]

轉載自 網路天文館


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