如果你之前听过这个，请阻止我，但天文学家刚刚在巴纳德星周围发现了一颗行星，这颗恒星距离我们约六光年，是离太阳系第二近的恒星系统。
这并非首次：半个多世纪以来，一直有人声称有行星围绕巴纳德星运行，但都被证伪了。但这一次，在期刊《天文学和天体物理学》中报道的这一发现，似乎更有根据。这是因为这项研究背后的研究人员花费数年时间，用地球上最先进的行星搜寻仪器之一密切关注这颗恒星，并谨慎地避免了许多使其前辈功亏一篑的陷阱。事实上，这项工作不仅仅产生了一个新发现的世界；在他们的数据中，还隐约暗示了另外三颗候选行星。
加那利群岛天体物理研究所的常驻研究科学家兼论文的主要作者乔纳伊·I·冈萨雷斯·埃尔南德斯说：“我们一直在收集这颗恒星的数据，从2018年到现在。”该团队的努力集中在这颗恒星所谓的宜居带上，这是一个环恒星区域，其中星光可以充分加热行星，使液态水在其表面存在。起初，研究人员什么也没看到。“但随着我们获得越来越多的数据，”冈萨雷斯·埃尔南德斯说，“我们意识到有些东西开始显现出来。”
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然而，仅仅因为一个世界位于恒星的宜居带中，并不意味着它是一个宜居的好地方。例如，已确认的行星及其三个候选伴星的质量都估计小于地球——这意味着它们可能更难 удерживать заметную 大气层。已确认的行星也显然是最大的，几乎是我们地球重量的 40%，而三个候选行星的估计质量范围约为地球质量的五分之一到三分之一。相比之下，金星的重量略高于地球质量的 80%，火星仅为我们星球重量的十分之一，水星更轻，而海王星、天王星、土星和木星都远比地球重。这意味着这些可能的巴纳德星世界质量将它们归为我们熟悉的太阳系中未知的行星类别。天文学家以前也发现过类似的怪异天体：少数所谓的超级木星，以及大量的超级地球围绕外星太阳运行。现在，显然，他们也在我们最近的恒星邻居之一周围发现了一个“超级火星”系统。
然而，与这三个候选行星的存在一样，这些行星的超级火星地位也可能是虚幻的。径向速度技术——用于发现这些以及许多其他可能的世界——只能设定任何假定行星质量的下限。这是因为该方法仅通过测量行星的引力拖曳如何使恒星在我们视线的方向上来回摆动来间接推断行星的存在，当行星围绕恒星旋转时。摆动越大，造成摆动的世界就越重。但是，如果从地球上看，行星绕恒星的轨道不是“侧向”的，径向速度测量只会揭示其全部拉力的一小部分。即使对于巨大的行星，这种摆动也很小，对于整个恒星来说，运动量级约为每秒数百米。
尽管这看起来很小，但小型世界的摆动通常表现为大约小 10 倍的运动。天文学家通过使用光谱仪将恒星的光线分成其组成颜色来辨别这种细微之处，寻找彩虹状光谱中的多普勒频移。瞬时探测很少见；相反，行星完成其轨道时，摆动的证据会在数周、数月甚至数年的观测时间内逐渐积累。自 20 世纪 80 年代以来，天文学家一直使用该方法进行行星搜寻，研究人员使用它发现并证实了围绕类太阳恒星的第一颗系外行星，于 1995 年。
该研究中已确认的行星围绕巴纳德星运行的周期为 3.15 个地球日，而三个候选行星的运行周期分别为 4.12 天、2.34 天和 6.74 天。该研究背后的团队依赖于位于智利甚大望远镜的岩石系外行星和稳定光谱观测的阶梯光栅光谱仪 (ESPRESSO) 仪器。ESPRESSO 是一种非常精密的硬件，能够达到 30 年前无法想象的精度。
冈萨雷斯·埃尔南德斯说：“从一开始，我们的首要任务就是寻找绕附近恒星运行的类地行星。” 2022 年，同一个团队还报告在离我们太阳系最近的邻近恒星比邻星（其本身是离我们最近的多星系统半人马座阿尔法星的一部分）周围探测到一颗小型行星。ESPRESSO 在发现如此小的行星方面的成功是径向速度技术未来前景光明的迹象，表明即使是更微小的世界也可能在其探测范围内。
空间望远镜科学研究所科学副主任梅赛德斯·洛佩兹-莫拉莱斯说：“他们设法提取信号的方式令人印象深刻，因为这种新仪器达到了我们以前无法达到的精度水平。”
洛佩兹-莫拉莱斯没有参与这项研究，她承认在第一次阅读这篇论文时持怀疑态度，特别是考虑到所声称的行星及其候选近亲的摆动是多么微小。但当她深入研究旨在支撑其测量合理性的方法论细节时，她确信了这项工作的优势。
她说：“我仍然认为[研究人员]需要更多数据，但分析在我看来非常可靠。”
研究系外行星大气动力学的洛佩兹-莫拉莱斯说，这些行星不太可能拥有大气层，因为它们离其主星非常近。巴纳德星的质量只有太阳质量的 16% 左右——这是一颗所谓的 M 矮星，其亮度远低于我们自己的太阳。然而，尽管 M 矮星体积很小，但在其存在的最初几百万年中也容易发生剧烈的爆发，喷射出巨大的耀斑，这些耀斑会剥离掉其路径中任何行星的大气层。没有大气层，这样的世界就没有液态水（生命的基石）在其表面持续存在的机会。然而，新研究中已确认行星的 3.15 天轨道使其可能太热而无法 удерживать 水，即使有大气层也是如此。根据论文，一些候选世界可能稍微温和一些。
在这些最新结果之前，巴纳德星至少与两项有争议的行星主张有关——一项来自 1960 年代，最终被追溯到望远镜的光学缺陷，另一项来自 2018 年，后来被证明实际上是恒星自转引起的普通恒星活动。这个新近确认的行星和行星候选者是不同的，其摆动远低于巴纳德星 145 天的自转速度，因此不太可能是恒星活动的虚假结果。
宾夕法尼亚州立大学的天文学家、论文的合著者苏弗拉斯·马哈德万指出，该论文对 2018 年的主张提出了严重质疑，最新的 ESPRESSO 数据“完全证实了这一断言”。然而，正是出于这个原因，他认为该仪器对假想的 3.15 天摆动的测量结果具有更高的水平。马哈德万说：“我会说 [3.15 天] 行星在我看来很有说服力；数据看起来非常精美，”他没有参与这项研究。
已经存在其他独立的观测结果，可以立即帮助搜寻，包括在阿雷西博天文台在毁坏和随后的退役之前收集的数据。
波多黎各大学阿雷西博行星宜居性实验室主任阿贝尔·门德斯说：“我们拥有阿雷西博天文台收集的巴纳德星的几年观测数据，这为寻找与三天轨道相对应的周期性信号提供了机会。” 门德斯没有参与新的 ESPRESSO 研究，他也对那里其他世界的诱人暗示感到好奇，这表明“可能存在一个高度紧凑的行星系统”。科学家们仍在努力确切地了解这种行星系统是如何形成的，部分原因是它们与我们自己的行星系统如此不同。在银河系范围内，找到一个实际上就在隔壁的行星系统，可以为仔细研究自然实验室以寻求未来突破提供前排座位。