茫茫宇宙,如见比邻:看4光年外那颗外类地行星 蕾丝兔宝宝

2016-08-28 18:01 来源:未知 作者:admin
茫茫宇宙,如见比邻:看4光年外那颗外类地行星 蕾丝兔宝宝

如果说去年发现的开普勒452B是地球的大表哥,那么昨天凌晨欧洲南方天文台宣布发现的这颗类地行星,大概可以被叫做“地球的孪生哥哥”了。

如果说去年发现的开普勒452B是地球的大表哥,那么昨天凌晨欧洲南方天文台宣布发现的这颗类地行星(图1),大概可以被叫做“地球的孪生哥哥”了。它的名字是“Proxima b”,质量是地球的1.3倍(开普勒452B约是地球质量的5倍),位于距离我们4.23光年之外,可能有液态水的存在。宇宙茫茫,区区4光年的距离,实在可以称得上“天涯若比邻”了。

图1:欧洲南方天文台召开新闻发布会现场。

巧合的是,正如同我们所居住的蓝星围绕太阳旋转一样,Proxima b绕转的母星正是比邻星。比邻星是距离太阳最近的一颗恒星,只有0.12个太阳质量,是一颗很暗淡的红矮星。卡尔·萨根将地球称之为“黯淡蓝点”,那么,比邻星就是一颗“黯淡红点”。比邻星和两位比它强大得多的兄弟构成了一个三星系统“人马座alpha”(图2),它的两位大哥分别是人马座alpha A 和人马座alpha B,均与太阳大小接近,是全天第四亮的恒星,在中国古代,这两颗明亮的恒星被人们称为“南门二”。比邻星距离我们最近,光芒却被“南门二”所遮掩,所以,直到1915年,这颗暗淡红点才被爱尔兰天文学家Robert Inns所发现。(对了,发现新行星Proxima b的计划正叫“黯淡红点计划”。)

图2: 左下图:为半人马座alpha A和B恒星的照片;右下图:比邻星的照片。

Proxima b与比邻星之间的距离,只有0.05个天文单位(AU,地球和太阳的距离被定义为一个天文单位,大约是1.5亿公里),也就是地球与太阳间距离的1/20。如果我们站在Proxima b上,那么会在天空中看到三颗明亮的恒星,而且,距离最近的比邻星将比我们在地球所见太阳的尺寸大三倍。(图3)这也决定了它的公转周期非常短,只需要11.2天就可完成一次围绕母星的转动。假若我们有机会登上这颗行星,几乎每天都将沉浸在庆祝新年的欢乐当中;假如彼时我们仍拥有3天新年假期,那么,每年我们在Proxima b星只需要工作8天。

我们为之雀跃的,不仅仅是这颗孪生哥哥般的行星的发现,更重要的是,它恰巧位于人类寄予了许多希望与努力的宜居带(图4绿色区域)之中,也就是所谓的“金发姑娘区”(Goldilocks Zone)中。在恒星的周围,有一个液态水可以存在的区域,即“宜居带”。按目前人类对于生命的理解,液态水是生命存在的最基本要素。一颗行星要能孕育生命,它既不能距离恒星太近,也不能距离恒星太远——太近,行星表面就会太热;太远,行星表面又会过冷——过热与过冷的结果都是没有液态水存在。然而对于不同温度的恒星来说,其周围的宜居带亦有差别。寻找外星生命的目光一直聚焦于各大恒星的宜居带上,这也是人类对火星孜孜不倦深入探索的原因——对于太阳这颗恒星而言,只有地球和火星是位于宜居带中的。

图3:从Proximab 上看比邻星的大小和从地球上看太阳的大小比较图。

图4:比邻星系统行星的比较图。

虽然Proxima b上很可能有液态水的存在,总体环境或许仍比地球恶劣许多。最主要的原因是,它的母星虽然暗淡,却十分活跃,其表面会有非常多类似于太阳表面的日珥爆发,产生大量高能粒子。在这种情况下,它的磁场情况决定了自己的命运。如果Proxima b没有强磁场的话,它很可能像火星一样——太阳抛出的高能粒子直接进入其大气,在产生美丽极光的同时,使得火星大气逃逸,最终成为不毛之地。对于这颗新确认的行星而言,目前的观测还不足以提供这些信息,我们仍需更深入地探索和认识它的面貌。2018年,美国韦伯红外太空望远镜即将发射,届时肯定可以告诉我们更多有关这颗行星的信息,或许它正如下图中所展示的一样美丽。

Proxima b所在的三星系统毗邻我们的家园和星系,所以成为了众多科幻小说的描写对象。去年获得雨果奖的中国作家刘慈欣在小说《三体》中,就将故事设置于一个类似的三体文明当中。而在风靡全球的科幻电影《星际迷航》中,也提及这一系统中存在着适宜居住的类地行星,地球人甚至在2154年殖民了那里的行星。

在现实世界当中,人类也在加快探索的步伐。今年年初,“科学网红”英国物理学家霍金在开设新浪微博的第二天,就发布了一条重磅消息——他联合俄罗斯富豪尤里·米尔纳(Yuri Milner)和Facebook的CEO 马克·扎克伯格(Mark Zackerburg),发起了一项名为“突破摄星”(breakthrough starshot)的计划。他们准备制作一个由纳米材料制成、重量仅1克左右的探测器,利用一束强激光在非常短的时间内加速到0.2倍的光速,用大约20年时间内将其送达比邻星附近,然后拍摄照片、发回地球。

图5:Proxima b行星上的想象图。

这个计划将由前美国国家航空航天局艾姆斯研究中心(NASA AMES Research Center)主管皮特-沃登(Pete Worden)领导,由世界级科学家和工程师组成的委员会担任顾问。很多世界顶尖科学家都参与其中。纳米飞行器由星之芯片(starchip)和光帆构成,前者能够将照相机、光学推进器、电源、导航以及通讯设备集成在一起,现已做出了重量1克以下的原型。目前面临最大的困难很可能是激光束——即使整个飞行器重量很小,为使它的速度达到0.2倍光速,所需的激光能量还是非常巨大的,差不多是100GW,也就是1亿千瓦,大约相当于5个三峡水电站的总功率——所以,在目前来看,“突破摄星”计划实现的可能性似乎比较小。

图6:俄罗斯富豪尤里·米尔纳手举星之芯片,背景是光帆系统想象图。

不过,去其它星球上看一看,自始至终都是人类的梦想,一个愿意而且值得为之付出更多努力的梦想。“海内存知己,天涯若比邻”,祝福我们可以早日得见宇宙邻居的样貌,甚至踏上4光年之外的那片“孪生”的土地。


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