名為Proxima d 的系外行星候選者圍繞一顆名為Proxima Centauri(比鄰星)的恆星運行:那是一顆距離太陽僅4.2光年的小而暗淡的紅矮星。

令人驚訝的是,這顆系外行星只有地球質量的四分之一,這使它成為迄今為止探測到的最小的系外行星之一。但我們仍通過系外行星對其恆星的引力效應找到了它。

這一發現也標誌著在比鄰星軌道上發現的第三顆系外行星,儘管新世界不適合居住,但這一發現表明,在我們目前的能力範圍之外,還有大量的系外行星。

“這一發現表明,我們最近的鄰居家裡似乎充滿了有趣的未知行星。”葡萄牙Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço 的天體物理學家João Faria 說。

迄今為止,已發現並確認了近5000 顆系外行星,我們還發現了數千顆候選系外行星。

我們有兩種主要的方法。最廣泛使用的技術是凌日法:望遠鏡長時間觀察恆星,以探測到微弱、規律的亮度下降,這表明有一顆繞行行星從我們和恆星之間經過。

另一種最常用的方法被稱為徑向速度(或擺動)法。當兩個物體,例如一顆恆星和一顆行星,受到引力約束時,它們圍繞共同的質心旋轉。例如,太陽系的重心就在太陽表面之外。

這會導致恆星輕微“搖晃”;反過來,也會影響它發出的光,光子到達地球時出現多普勒頻移。當恆星遠離我們時,它的光的波長會略微伸展;當它向我們移動時,波長壓縮。天文學家可以尋找那些規律的多普勒頻移來推斷系外行星的存在。

這兩種方法在探測大系外行星方面都要好得多。更大的系外行星會阻擋更多來自恆星的光,或產生更明顯的擺動。迄今為止,在撰寫本文時,系外行星檔案館記錄的32073 顆系外行星中只有36顆質量小於地球。

Proxima d 的線索出現在2020 年,當時天文學家使用ESO 超大望遠鏡上的岩石系外行星階梯光譜儀和穩定光譜觀測(ESPRESSO) 儀器來確認Proxima Centauri 的另一顆系外行星。

他們採用徑向速度方法,並證實了Proxima b 的存在,這是一顆質量約為地球1.2 倍的系外行星,公轉週期11.2 天。

但數據中還有另一個更微弱的信號。似乎有什麼東西在五天的周期內繞著恆星運行。然而,這個信號是如此微弱,以至於需要更多的觀察才能排除乾擾。

最終,團隊確定它是一顆系外行星。它非常小,以至於它導致恆星以每秒40厘米的速度來回搖擺。能夠從4.2光年外探測到如此微妙的運動簡直是驚人的成就。

系外行星Proxima d 至少是地球質量的0.26倍,每5.12 天繞其恆星運行一次。可悲的是,這意味著它離恆星太近了,無法適應我們所知的生命生存。

儘管如此,這一發現表明,迄今為止記錄中缺乏較小的系外行星可能僅僅是因為我們無法可靠地探測到它們——而找到它們只是時間和技術的問題。

“這項成就非常重要,”智利ESO 的ESPRESSO 儀器科學家、天文學家Pedro Figueira 說。

“它表明,徑向速度技術有可能揭示像我們這樣的輕行星群,預計它們將是我們銀河系中最豐富的,並且可能擁有我們所知道的生命。”

該研究已發表在《天文學與天體物理學》上。




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