可能是首次！以直接成像的方式看到鄰近系外行星

天文學家可能已經捕捉到附近的系外行星Proxima C的第一張圖像

Proxima c這顆行星於2019年宣佈存在，但至今仍未得到證實。如果是真的，它的質量估計是地球的幾倍——所謂的“超級地球”或“迷你海王星”。它的大小和離恆星的距離使它成爲當前和不久的將來外行星成像項目的誘人目標。現在，一些天文學家說，他們可能——僅僅是可能——第一次看到了Proxima c。

這將有可能是我們首次觀察到距離我們最近的行星系，不過依然存在極大的不確定性。

很少有比在其他恆星周圍發現外星星球更吸引人的了，甚至有一天我們還可以近距離的研究它們的大氣層和表面地形。當然，要進行這些觀測是極其困難的。儘管目前已知有超過4000個系外行星，但絕大多數對我們來說都太過遙遠和暗淡了，以至於我們最強大的天文望遠鏡都無法把它們從其宿主恆星中分辨出來。

而距離太陽系較近的系外行星則爲我們提供了一個相對簡單的對它們進行拍攝的機會。比鄰星——一顆冷卻、暗淡的紅矮星，距離太陽系4.2光年，如果它周圍有行星的話，那將是離我們最近的系外行星。

2016年天文學家在比鄰星發現了第一顆行星：與地球大小相似的比鄰星b。不過由於它公轉週期只有11天的軌道太靠近恆星了，所以並不是一個好的觀測對象。相比之下，比鄰星c則提供了一個較好的觀測機會。基於某些間接證據它於2019年宣佈被發現，但該星是否真的存在還有待證實。

如果真的存在，那麼它的質量大概是地球的幾倍——一顆所謂的超級地球或者迷你海王星，它與比鄰星的距離大約是地球到太陽距離的1.5倍。它的尺寸以及與恆星的距離使得它成爲當前和未來一段時間系外行星成像項目的絕佳目標。如今，在一篇即將發表於《天文與天體物理學》雜誌的最新的論文預印本中，一些天文學家稱他們有可能——只是有可能——將設法首次觀察到比鄰星c。

“這顆行星對我們來說極具吸引力，因爲比鄰星離太陽系很近。”該項研究的第一作者、就職於意大利帕多瓦市天文臺的拉斐爾·格拉頓說到，”“我們的想法是既然這顆行星距離恆星比較遠，那麼就有可能以直接成像的方式被觀測到。我們已經找到了一個合適的候選對象，看起來似乎確實已經觀察到這顆行星了。”

去年格拉頓和他的團隊首次被意大利都靈天體物理天文臺的達瑪索提醒對這顆行星進行直接成像的可能性，達瑪索是比鄰星c可能被發現的原始論文的第一作者。達瑪索和他的同事曾經爲比鄰星c的存在提供了證據，當時他們根據主恆星的輕微擺動推測這是由於一顆未知行星的引力造成的。

要通過恆星擺動證實這一推測的話就需要等待同樣的擺動重複、再重複，而這需要耗費幾個月甚至幾年的時間。達瑪索設想也許可以利用其他方式來證明。因此，他請求格拉頓和他的團隊詳細研究SPHERE（偏振高對比度系外行星搜尋）設備上的數據，該設備被安置在位於智利的歐洲南方天文臺的極大望遠鏡上，來看看是否能確確實實地看到這顆行星。“在我們考慮要發表關於比鄰星c的論文的時候，我聯繫到格拉頓，和他討論將SPHERE設備的性能發揮到極限的可能性。”達瑪索說，“該行星系可能太寒冷了所以有必要嘗試其他的技術手段。”

當你在盯着SPHERE上的數據看時稍微斜那麼一眼，你會發現一顆神秘的行星的圖像隱約浮現在眼前。通過將視野聚焦在比鄰星c的預測位置上並把它和主恆星從SPHERE上獲得的大量紅外圖像上分離出來，格拉頓和他的同事已經能夠從幾年的常規觀測數據中挑選出19個潛在的行星圖像。在這些候選者中，有一顆尤其引人注目，它在圖像上顯示的亮度是它們的“噪聲”的6倍——噪聲，即我們不希望看到的來自於人造物或者背景恆星的光線。“它是一個可能的候選對象，不過有較小的概率是空歡喜一場，”該論文的聯合作者、日內瓦天文臺的艾米莉·裡克曼說。

如果這次觀測結果是真實的，它將帶給我們一些令人頭疼的問題。這顆被認爲是行星的物體質量將至少是地球的7倍——已經穩穩超出了超級地球所定義的界限。 “它一定是某個迷你海王星，”薩拉·西格爾說道，他是馬薩諸塞州技術研究院的行星學教授，未參與這篇新論文的發表。該物體的亮度是同等質量大小行星的10到100倍。論文作者解釋稱：這樣的亮度可能來自於行星周圍的大量塵埃，類似於3到4倍土星環大小的巨型光環。不過有人認爲如果真的是這樣的話那就有點太奇怪了。

“它可能是一個圍繞在老年恆星周圍的巨型光環，”來自於斯坦福大學的天體物理學家布魯斯·麥金託什說，他也未參與到該項研究中。“它當然可以以這樣的形式存在。但是因爲是第一次觀測到這種擁有巨型光環的物體，你必須假設存在這樣一個宇宙，其中的大部分海王星大小的行星都擁有比土星還大的光環，而這樣的宇宙看起來是不存在的。”

如果是真的，這次觀測結果——這張圖片——將會對我們理解最鄰近的行星系產生深遠的影響。 它不但提供了比鄰星c存在的確鑿證據，還提供了一個觀察行星圍繞恆星運行的視角——一種對我們來說僅靠觀察恆星擺動所無法提供的東西。這次觀測讓我們基本上可以確定利用新一代更強大的觀測設備如即將投入運行的歐洲極大望遠鏡（E-ELT）以及美國國家航空航天局的廣角紅外巡天望遠鏡（WFIRST），我們將很快可以對該行星的大氣開展研究工作。

也許更重要的是，比鄰星c的發現有可能揭示比鄰星b的軌道角度，因爲系外行星被認爲是和太陽系一樣在同一個軌道平面上運行的。這一信息，結合比鄰星b對主恆星造成的擺動，提示我們它的質量大概爲1.5到1.8個地球質量，使得我們關於其特點的理論更加完善。這樣的質量“強烈提示比鄰星b是由岩石組成的，”伊麗莎白·塔斯克說，她是日本太空宇宙航空研究開發機構的系外行星學家，未參與此次研究。另外據我們所知比鄰星b的軌道處於宜居帶，液態水可以存在，因而生命也可以存在。它的岩石結構將使它一舉成爲天體生物學家搜尋最有希望系外行星的首要目標。

然而，這一可能的重大發現，需要我們以堅定的懷疑態度來看待它。事實上，這篇新論文的作者也承認他們的圖片有相當大的概率並不是一顆真正的行星而只是隨機的噪聲信號。他們也提到，基於歐洲航天局的蓋亞宇宙飛船的觀測結果，他們推測出的行星的近期的運行與之前估算出的比鄰星c的位置並不相符。因此，其他天文學家對於這一潛在的發現態度非常謹慎。“對我來講這很難稱得上是一個重大發現。”美國國家航空航天局埃姆斯研究中心的系外行星學家塞恩·柯里說，他未參與到此項工作中。

不幸的是，因新冠疫情造成的全球持續停工意味着此項研究結果目前無法得到驗證，因爲全世界大部分的觀測設備——包括VLT——都已停止運行。“它可以在明天就得到驗證或否定，但是設備都關閉了，”天文學家古伊勒姆·安格拉達·埃斯庫德說，他曾於2016年帶頭髮現了比鄰星b，且未參與到這項新的研究中。所剩時間已不多：比鄰星將於7月份運行到太陽後面直到2021年2月份纔會重新進入到我們的視野中。

所以目前來講，首次觀察到到比鄰星c依然是極具吸引力但又充滿不確定的一件事。即便它最終被證明是一個錯覺——一個天文學上的誤報——這一潛在的觀測結果也不太會削弱進一步研究的熱情。其他團隊將利用運行在超大尺寸望遠鏡如E-ELT上的比SPHERE更先進的設備再次進行嘗試。但是如果這次觀測結果是真實的——格拉頓稱他對此有“三分之二”的信心——這將是人類歷史第一次直接看到離我們最近的恆星上的一顆行星。“如果是真的，將是非常令人興奮的。”安格拉達·埃斯庫德說。

BY: Jonathan O'Callaghan

FY: 手心的薔薇

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