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行星系统

比邻星行星系

比邻星与南门二A、B相距很远,但三颗恒星受到引力束缚。比邻星周围已经确认了b和d两颗行星,更外侧的c仍是候选。我们将了解天文学家如何从星光中的细微运动发现行星,以及位于宜居带为何不等于已经发现生命。

代表色
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比邻星周围有哪些行星?

目前,比邻星周围已经确认了b和d两颗行星。c也曾被提出可能是一颗行星,但证据还不够充分,因此仍是候选。b和d引起的恒星周期性运动在多次观测中反复出现,而c的信号后来没有再次得到清晰确认。

南门二A和B是彼此靠近运行的两颗恒星。比邻星在距离这对恒星约13,000 AU的地方,以非常漫长的周期绕它们运动。太阳到比邻星的距离远到连光也要飞行四年多,但从天文学尺度看,它仍是我们最近的恒星邻居。因此,天文学家可以比研究许多其他系外行星系统更细致地反复观测它的微小运动和亮度变化。

  • 约4.24光年 太阳到比邻星的距离
  • 约13,000 AU 大约是地球到太阳距离的13,000倍
  • 确认2颗 比邻星b和比邻星d
  • 候选1颗 尚未被确认为行星的比邻星c信号

南门二的三颗恒星如何相连?

南门二A和B是两颗与太阳相似的恒星,大约每80年互相绕行一周。比邻星是一颗质量和亮度都小得多的红矮星,远离A、B这对恒星,并在它们外侧运行。三颗恒星不是以相同间距并排运转,而是由相近的A、B双星和远处的比邻星组成一个恒星系统。

比邻星的行星直接绕这颗小恒星运行。b的轨道距离约为日地距离的5%,d还要更靠内。这些轨道比比邻星到A、B的距离小数十万倍。A和B在极漫长的时间里也会影响比邻星及其行星的运动,但b和d每几天绕行一周时,作用最大的仍是比邻星自身的引力。

b、d与c的确认状态有何不同?

比邻星b是在恒星每约11.2天轻微朝向地球和背离地球运动的信号中被发现的。相同周期在多台仪器和多种分析中反复出现,如今b已被列为确认行星。观测允许的最小质量约为地球的1.07倍。由于没有确认b从恒星前方经过,它的大小和真实质量尚未被直接测得。

比邻星d在恒星运动中留下的信号约每5.12天重复一次。这是一种极微小的摆动:恒星朝一个方向的速度变化最大只有约每秒39厘米。2022年的ESPRESSO观测把它作为候选提出,2025年又由另一台仪器NIRPS确认了同样的信号。观测允许的最小质量约为地球的0.26倍。

比邻星c因约每5.2年重复的变化而被提出为行星候选。不过,2025年的NIRPS分析没有清楚地再次看到最初报告的信号。NASA系外行星档案也把c列为候选,而不是确认行星。因此,不能把这个系统介绍成拥有三颗确认行星。

目前确认的行星是b和d两颗。c仍是需要更多观测的候选。

看不见的行星是如何被发现的?

比邻星b和d并不是通过拍摄行星本身的照片发现的。行星和恒星互相吸引,因此不只是行星运动,恒星也会产生极微小的摆动。恒星朝地球靠近和远离时,星光的颜色会出现细微差别。反复测量这种差别来寻找不可见行星的方法,叫作视向速度法。

测得的速度并不只包含行星信号。比邻星表面的星斑、耀斑、恒星自转,以及仪器的细微变化,都可能产生类似摆动。研究人员会检查同一周期是否出现在多个波段,是否与恒星活动指标一同变化,以及能否由另一台仪器重复测到,从而分辨行星信号。

只用视向速度法,很难知道行星轨道相对我们的视线倾斜了多少。因此,算出的不是必然的真实质量,而是所有可能值中最小的“最小质量”。b和d也都没有被确认从比邻星前方经过,所以它们的大小、密度和表面物质目前都无法直接知道。

本页的行星图不是实拍照片,而是依据已确认的公转周期和最小质量制作的示意图。表面颜色、海洋和云层都不是观测结果。

  1. 多次测量星光 在许多天和许多年中,把比邻星的光按颜色分开记录。
  2. 计算恒星速度 把星光中的细微变化换算成恒星朝向或背离地球运动的速度。
  3. 排除恒星自身变化 比较星斑、耀斑和自转造成的变化是否在同一时间出现。
  4. 换用其他仪器确认 改变观测波段和仪器后,检查同一信号是否仍会重复。
  5. 按照证据分类 证据充分时登记为确认行星,不足时保留为候选。

宜居带能告诉我们什么?

如果只看从恒星接收的能量,比邻星b位于宜居带。这表示:假如存在能适度留住热量的大气,它所处的距离可能允许表面存在液态水。这不表示水、大气、磁场或生命已经被观测到。由于b没有从恒星前方经过,目前连它的大气中是否含有什么气体也无法测量。

比邻星比太阳更小、更冷,却经常发生释放强烈紫外线和X射线的爆发。这些辐射可能剥离附近行星的大气,或改变大气成分。反过来,如果行星有足够厚的大气或磁场,受到的影响也可能不同。现有资料无法告诉我们b的表面环境究竟如何。

距离较近对研究行星有什么帮助?

与其他恒星相比,4.24光年很近,但以现有航天器仍无法在短时间内抵达。对天文观测来说,这个距离却是很大的优势。比邻星看起来相对较亮,在天空中的位置变化也更容易测量,因此可以持续检验微小的速度信号和长周期轨道。

未来仍需用多种方法继续观测。长期测量恒星速度,可以检验c候选信号是否再次出现;精密测量恒星在天空中的位置变化,可以缩小行星轨道倾角和真实质量的范围。如果将来能尽量遮住星光,并把行星发出的光单独分析,也可能获得最初的大气信息。在那之前,必须清楚区分b、d的确认数值和c的候选状态。

资料来源

测量值

物理特性

直径
N/A未知
平均半径
N/A未知
质量
N/A未知
平均密度
N/A未知
表面重力
N/A未知
逃逸速度
N/A未知
恒星日自转周期
N/A未知
公转周期
N/A未知
平均温度
N/A未知
表面压强
N/A未知
轨道半长轴
N/A未知
轨道偏心率
N/A未知
自转轴倾角
N/A未知
直观的对比

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物质

组成成分

暂无经过审核的组成成分信息。

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