如果去年发现的开普勒452B是地球的大表亲,那么欧洲南方天文台今天早上宣布的这颗类地行星(图1)很可能被称为“地球的孪生兄弟”。它的名字叫“比邻星b”,质量是地球的1.3倍(开普勒452B大约是地球的5倍)。它距离我们4.23光年,可能有液态水。宇宙是巨大的,只有4光年远,它可以被称为“天堂仍然是我们的邻居”。

(图1:欧洲南方天文台举行新闻发布会)

巧合的是,正如我们居住的蓝星围绕太阳旋转一样,比邻星b的母星也围绕着比邻星半人马星旋转。半人马座比邻星是离太阳最近的恒星,只有0.12个太阳质量。这是一颗非常暗淡的红矮星。卡尔·萨根称地球为“深蓝色的点”,那么半人马座比邻星就是“深红色的点”。比邻星和两个比它强大得多的兄弟组成了一个被称为“人马座阿尔法”的三星系统(图2)。它的两个大哥是人马座阿尔法A和人马座阿尔法B,它们都接近太阳的大小,是全天第四亮的恒星。在古代中国,这两颗明亮的星星被称为“南门二号”。半人马座比邻星离我们最近,但是它的光被《南门2》遮住了。因此,直到1915年爱尔兰天文学家罗伯特·因斯才发现了暗红点。(顺便说一下,发现新行星比邻星b的计划叫做“暗红点计划”。)

(图2:左下方:半人马座A星和B星的照片;右下角:比邻星的照片)

比邻星b和半人马座比邻星之间的距离只有0.05天文单位(AU,地球和太阳之间的距离被定义为一个天文单位,约为1.5亿公里),即地球和太阳之间距离的1/20。如果我们站在比邻星b上,我们会看到天空中有三颗明亮的星星,最近的比邻星将比我们在地球上看到的太阳大三倍。这也决定了它的公转周期非常短,只需要11.2天就能绕着它的母星完成一次自转。如果我们有机会登上这个星球,我们几乎每天都会沉浸在庆祝新年的喜悦中。如果那时我们还有3天的新年假期,我们每年只需要在比邻星工作8天。

我们不仅对发现这颗孪生兄弟行星感到兴奋,更重要的是,它恰好位于人类寄予许多希望和努力的可居住区(图4中的绿色区域),即所谓的“金发区”。在恒星周围,有一个液态水可以存在的区域,即“可居住区”。根据目前人类对生命的理解,液态水是生命最基本的元素。对于一个能够孕育生命的行星来说,它不能离恒星太近或太远——如果太近,行星表面就会太热;太远的话,地球表面会再次过冷——由于过热和过冷,没有液态水。然而,对于不同温度的恒星来说,它们周围的可居住区域也是不同的。对外星生命的探索一直集中在每一颗主要恒星的可居住区,这也是为什么人类对火星进行了不懈而深入的探索——对于恒星太阳来说,只有地球和火星位于可居住区。

(图3:从比邻星看到的比邻星的大小和从地球看到的太阳的大小的比较)

(图4:比邻星系统中行星的比较)

尽管比邻星b上可能存在液态水,但整体环境仍可能比地球环境差得多。主要原因是尽管它的母星很暗,但它非常活跃,它的表面会有许多类似于太阳表面的突起,产生大量高能粒子。在这种情况下,它的磁场决定了它自己的命运。如果比邻星b没有强磁场,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层,导致火星大气层逃逸,最终变成贫瘠,同时产生美丽的极光。对于这颗新确认的行星,目前的观测还不足以提供这样的信息,我们还需要进一步探索和了解它的特征。2018年,韦伯红外太空望远镜将很快发射,这肯定会告诉我们更多关于这个星球的信息。也许它就像下图所示的那样美丽。

比邻星b的三星系统毗邻我们的家和银河系,所以它已经成为许多科幻小说的对象。去年获得雨果奖的中国作家刘·慈欣在他的小说《三体》中以类似的三体为背景。在流行科幻电影《星际迷航》中,也提到在这个系统中有可居住的类地行星。地球人甚至在2154年殖民了那里的行星。

在现实世界中,人类也在加快探索的步伐。今年早些时候,“红色科学网”英国物理学家霍金在新浪微博的第二天发布了一则轰动新闻——他与俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳和脸书CEO马克扎克伯格一起推出了一项名为“突破性星火”的计划。他们将制造一种由纳米材料制成的探测器,仅重约1克。他们将使用强激光在很短的时间内加速到光速的0.2倍,在大约20年内将其传送到半人马座比邻星附近,然后拍摄照片并送回地球。

(图5:左:比邻星b的想象;)

该计划将由前美国宇航局艾姆斯研究中心主任皮特·沃顿领导,由世界级科学家和工程师组成的委员会担任顾问。许多世界顶尖科学家都参与其中。纳米筏由淀粉制成,可以集成相机、光学推进器、电源、导航和通信设备以及轻型风帆。现在它已经制造了一个不到1克重的原型。目前,最大的困难可能是激光束——即使整架飞机重量很小,使其达到0.2倍光速所需的激光能量仍然很大,约为100千兆瓦,即1亿千瓦,相当于三峡五座水电站的总功率——因此,目前,“突破卫星拍摄”计划的可能性似乎相对较小。

(图6:俄罗斯大亨尤里·米尔纳手里拿着一个明星芯片。背景是光帆系统的想象图。)

然而,看看其他星球一直是人类的梦想,一个愿意并且值得更多努力的梦想。“然而,当中国维系着我们的友谊,而天堂仍然是我们的邻居时”,希望我们能早日看到我们的宇宙邻居,甚至踏上4光年之外的“孪生”土地。

幸运的是,欧洲空间组织拍摄了一部短片,从地球(暗淡的蓝点)前往比邻星b,一颗在比邻星半人马座新发现的类地行星。当我们离开地球时,我们会看到熟悉的星座,包括南十字星和半人马座,其中半人马座包括三颗星,即半人马座和阿尔法星;半人马座β星恒星和半人马座比邻星,当我们接近半人马座比邻星时,我们会看到离地球最近的系外行星比邻星b。

制作:中国科普

作品:黑洞游客队,黄阅勾立军

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