天文学界近日迎来一项重大突破。经过数十年的搜寻，科学家们在距离地球最近的单星系统——巴纳德星周围，发现了迄今为止最有力的证据，表明存在四颗系外行星。根据最新研究，这四颗行星被归类为“亚地球”，因为它们的质量仅为地球的19%至34%。
巴纳德星的新发现
芝加哥大学天文与天体物理学博士生、该研究的主要作者Ritvik Basant表示：“这是一个令人兴奋的发现。巴纳德星是我们的宇宙邻居，但我们对它知之甚少。新一代仪器的精度取得了突破性进展。”
巴纳德星是美国天文学家E.E.巴纳德于1916年发现的一颗低质量红矮星，也是宇宙中最常见的恒星类型之一。过去十年，天文学家发现许多红矮星周围都存在多颗岩石行星。
MAROON-X仪器的关键作用
此次发现离不开MAROON-X仪器的帮助。该仪器安装在夏威夷的北双子座望远镜上，专门用于搜寻红矮星周围的系外行星。MAROON-X利用径向速度法，通过探测行星引力对恒星产生的微小摆动来寻找行星。
研究团队利用MAROON-X发现了有史以来质量最小的系外行星，并希望这一发现能推动更多亚地球系外行星的发现，从而深入了解宇宙的奥秘。
天文学家认为，与目前探测到的大型系外行星相比，小型系外行星的成分可能更加多样化。利用最新的高灵敏度仪器寻找更多微小行星，有望为我们理解行星的形成方式以及哪些行星可能适合生命居住提供新的视角。
该研究的详细内容已于3月11日发表在《天体物理学杂志快报》上。
四颗微小行星的特征
Basant表示，这四颗行星非常小，更类似于火星。“与我们的太阳系相比，这四颗行星都位于水星轨道之内。”
这些行星紧密地围绕巴纳德星运行，它们的运行周期非常短，仅需几天时间。相比之下，地球绕太阳运行一周需要一年。最外层的行星运行周期不到七天，而最内层的行星运行周期甚至不到三天。
近距离的代价
尽管距离恒星很近，但这些行星的表面温度可能过高，不适合居住。这意味着这四颗行星都不在巴纳德星的宜居带内，也就是行星表面可以稳定存在液态水的区域。
宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学天文与天体物理学教授Edward Guinan在一封邮件中表示：“当巴纳德星年轻而活跃时……这颗恒星会用X-UV辐射、频繁的耀斑和密集的星风轰击这些小型行星。因此，这些亚地球大小的行星可能没有大气层、水和生命。” Guinan并未参与这项新研究，但他之前曾搜寻过巴纳德星周围的行星。
Basant指出，在我们的太阳系之外，这种大小的行星在很大程度上尚未被探索，因此，在天文学家寻找类似太阳的恒星周围的地球质量行星时，这是一个重要的进步。
该研究的合作者、芝加哥大学天文与天体物理学系教授Jacob Bean表示：“我们所做的大部分工作都是渐进式的，有时很难看到更大的图景。但我们发现了一些人类希望永远知道的东西。这种发现感令人难以置信。”
搜寻邻近行星
虽然比邻星系统距离我们的太阳系最近，仅为4.25光年，但它由三颗相互环绕的恒星组成，这使得巴纳德星成为距离我们最近的单星系统。
现在，天文学家们知道，行星围绕着距离我们太阳系最近的两个恒星系统运行。
Basant表示，几十年来，巴纳德星一直是天文学家们梦寐以求的目标，他们试图寻找其周围行星的证据，但后来都被证明是误报，“可能是由于早期仪器的灵敏度有限”。
许多系外行星都是通过凌星法发现的，即当行星经过其恒星前方时，会造成恒星光线的可观测到的下降，从而暗示行星的存在。
但围绕巴纳德星运行的这些难以捉摸的行星并不凌星，这意味着从地球上的望远镜的角度来看，它们不会经过其恒星前方，因此无法通过詹姆斯·韦伯太空望远镜等强大的太空天文台探测到。
由Bean领导的研究小组在三年的时间里，对巴纳德星进行了112个夜晚的数据采集。数据显示，有证据表明有三颗行星围绕巴纳德星运行，其中两颗此前已被认为是潜在的行星。
随后，研究人员将他们的发现与另一个团队于2024年10月发表的一项研究中使用智利甚大望远镜上的ESPRESSO仪器捕获的数据相结合。合并后的数据集证实了第四颗系外行星的存在。
Basant表示：“我们在一天的不同时间和不同日期进行观测。他们（智利团队）在智利，我们在夏威夷。我们的团队根本没有相互协调。这给了我们很大的保证，这些不是数据中的幻影。亲眼目睹MAROON-X和ESPRESSO等下一代摄谱仪的精度令人兴奋。它们首次探测到亚地球质量行星的能力感觉就像解锁了游戏中的一个新关卡，充满了未知的可能性。”
MAROON-X最初只是一个临时的“访客”仪器，但在探测到这些行星后，正在被改造为永久性仪器。
2024年10月发表论文的主要作者、西班牙加那利群岛天体物理研究所的研究员Jonay González Hernández表示：“我很高兴看到新的MAROON-X数据独立证实了行星b以及候选行星c和d的存在，并且与ESPRESSO数据一起，分析使得探测结果更加可靠。” 他并未参与这项新研究。
Guinan表示，研究中描述的行星“看起来像是确凿的发现”。
Guinan表示：“经过过去（50年）的几次误报后，最终在巴纳德星周围发现了真正的行星。”
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