在离我们最近的恒星系——半人马座阿尔法星中，是否存在任何宜居世界？多年来，科学家们一直在努力回答这个问题，他们一直尝试穿透两颗类太阳恒星——半人马座阿尔法星A和B——的强烈光芒，以寻找环绕行星的迹象（已知该系统的第三个成员，红矮星比邻星，至少拥有一颗伴星）。
揭示半人马座阿尔法星行星随从的科学回报可能是巨大的。这些恒星距离我们仅有四年多一点的光年，在宇宙距离中只是一小段距离，它们近在咫尺——就在我们的天体门前。那里的任何行星都将是进一步研究的主要目标，但可能孕育生命的类地世界将是最伟大的发现。现在，一群科学家计划以前所未有的方式搜寻这样的世界，他们将使用一架私人资助的望远镜来彻底改变我们对半人马座阿尔法星的认识。“我们有这个独特的机会来揭示该系统中是否存在‘宜居带’行星，”亚利桑那大学的奥利维尔·吉永说，他是望远镜团队的成员。“这是以前从未做过的事情。”
这架相对低成本的望远镜名为托利曼，已获得澳大利亚政府超过 50 万美元的资金以继续开发，该团队于 2021 年 11 月 16 日宣布。该望远镜由悉尼大学的彼得·图希尔领导，他和他的同事在几年前首次构思了托利曼的概念，此前曾获得 NASA 喷气推进实验室、澳大利亚的太空工程公司 Saber Astronautics 和总部位于加利福尼亚州的突破计划（由科技亿万富翁尤里·米尔纳资助）的支持。
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这架小型鞋盒大小的望远镜的设计有一个明确的目标：寻找半人马座阿尔法星系统中的行星，特别是其宜居带中的任何行星，即恒星光照温暖的区域，在这个区域中，液态水可能存在于岩石世界的表面。它将以其他望远镜目前无法比拟的方式做到这一点。目标是在 2023 年完成望远镜的制造并将其发射到地球轨道，准备从太空开始搜索。“这个公告太棒了，”麻省理工学院的行星猎人萨拉·西格说，她与该项目无关。“看到私人基金会加速我们寻找另一颗地球的步伐，真是太棒了。”
人们已经为寻找半人马座阿尔法星的行星做出了许多努力，成功程度各不相同。2012 年，科学家们认为他们发现了一颗绕半人马座阿尔法星 B 运行的行星，称为半人马座阿尔法星 Bb，但在 2015 年，其他研究人员似乎排除了该行星的存在。对比邻星的调查已被证明更有成果，揭示了一个可能是地球大小的世界，称为比邻星 b；另一颗行星——比邻星 c——也已被暗示存在。与此同时，在 2021 年初，可能发现了一颗海王星大小的世界绕半人马座阿尔法星 A 运行。
托利曼是一个古老的阿拉伯语名称，用于称呼半人马座阿尔法星，在这种情况下，它也代表用于轨道轨迹干涉监测我们天文邻域的望远镜，它旨在搜寻半人马座阿尔法星 A 和 B 周围的行星。图希尔说，望远镜的部分部件“已经在合同中”进行建造，并且该任务的先驱，用于测试该技术的托利男孩，于 2021 年在 CUAVA-1 卫星上发射到国际空间站。图希尔说，悉尼大学一直在对托利曼技术进行实验室测试和模拟工作，该团队目前正在开发一个全尺寸原型。尽管该任务的一些方面尚未敲定，例如其太空火箭之旅及其在地球轨道上的位置，但该技术本身已基本准备就绪。“这个[望远镜]的组件相当成熟，”吉永说，他也是米尔纳突破计划中突破观测项目的负责人，该项目的目标是寻找半人马座阿尔法星和其他附近恒星周围的行星。“它们今天就可以制造出来。”
该望远镜的主要特点是利用半人马座阿尔法星 A 和 B 的双星性质，它们之间的距离略大于天王星与太阳之间的距离，来探测这两颗恒星的宜居带中是否存在行星。该望远镜将使用一种称为衍射光瞳的技术来研究恒星，这是一种变革性的方法，它采用“一点光学技巧”，图希尔说。这架 12 厘米宽的望远镜不会拍摄恒星的超高分辨率图像，而是会将恒星的光线分散到数千个像素中，从而创建一个精细的图案图像，在其中可以看到每颗恒星在天空中的空间位置的光子指纹。科学家们希望从这些数据中看到每颗恒星的位置因任何环绕行星的引力牵引而产生的微小位移。由于存在两颗恒星而不是一颗，因此可以更准确地测量两颗恒星之间的距离，从而使这项任务——所谓的星体测量——变得更加简单。“半人马座阿尔法星只是这种特殊技术的瓮中捉鳖，”图希尔说。“宇宙几乎就像是为了这个特殊任务把它放在那里。”
使用托利曼进行为期两年的星体测量观测应该可以让该团队梳理出在与地球相似的距离轨道上运行的行星的存在——或不存在——也就是说，在半人马座阿尔法星 A 或 B 的宜居带内。但是，星体测量最强大的能力可以说是它能够通过评估每个世界对恒星的引力拉力强度来为任何新发现的行星提供精确的质量测量。大多数其他行星探测技术仅产生质量估计值，这模糊了对类地岩石天体和被气体笼罩的“迷你海王星”的观测区分。
然而，也存在一些小的缺点：托利曼的研究最初不会揭示任何此类行星绕哪颗恒星运行。但我们可以近乎肯定地知道，该系统中是否存在任何潜在宜居的地球质量行星。“我们将能够判断它是否是宜居带或地球质量行星，”图希尔说。“如果我们探测到什么，我们希望这会引发一场淘金热，人们将使用更精密的任务来追寻它。”
托利曼任务预示着系外行星科学领域的两个有趣的发展。第一个是使用私人资金，而不是仅仅依靠太空机构和其他政府机构的支持，来进行地外空间科学研究，重点关注一项充满风险且无法保证成功的尝试。“这些类型的高风险任务一直很难向公共资助机构推销，因为半人马座阿尔法星系统中可能没有行星，”吉永说，但潜在的回报是巨大的。“如果有什么发现，我们就会知道离我们最近的恒星系拥有一颗[潜在]宜居行星。这将彻底改变各机构的计划。”该项目还标志着一个备受追捧的转变，即从过去二十年中发现数千颗系外行星转变为详细研究某些恒星系。“我们已经经历了发现如此多行星的趋势，”西格说。“但我们社区中的一些人已经准备好专注于个别恒星。”
巴尔的摩太空望远镜科学研究所的艾米丽·里克曼说，鉴于这些恒星与我们自己的恒星如此接近，托利曼望远镜背后的技术“令人兴奋”。她说：“在我们天体的后院发现任何外星生命存在的迹象都将是一件非常重要的事情。”即使它没有探测到任何东西，该任务也将对半人马座阿尔法星系统施加有用的约束。“如果一无所获，那要么告诉我们那里有一些极其微小且靠近恒星的东西是我们无法看到的，要么就是那些恒星周围什么都没有，”她说，这将是一个引人入胜且有价值的结果。
图希尔说，在半人马座阿尔法星之后，还可以使用托利曼望远镜检查次要目标，即其他附近的双星系统，例如 61 天鹅座，它距离我们 11 光年。但是，这些其他恒星不够近，无法提供如此高的精度，因此只能对它们进行调查，以寻找更重、可能不太宜居的世界。“我们希望在探测那些其他恒星周围的行星时，质量能够达到超级地球或海王星的水平，”图希尔说。
然而，就目前而言，半人马座阿尔法星是主要目标，一个巨大的发现可能即将到来。在短短几年内，我们可能就会知道那里是否存在一个或多个潜在宜居的地球质量世界，它们如此近在咫尺，以至于我们可能不仅会寻求用望远镜研究它们，还会寻求拜访它们，通过跨星际深渊发射的机器人探测器向外延伸。此类航行的提案已经存在，包括突破观测计划更受瞩目的亲属——突破摄星计划，突破计划的一个姊妹项目，旨在以光速的十分之一左右的速度向半人马座阿尔法星发送微型航天器。托利曼将为这样一项长达数十年的任务提供关键数据支持。
突破计划执行主任皮特·沃登说：“我们知道该系统中至少有一颗行星，比邻星 b。”“如果我们最终确认半人马座阿尔法星 A 和 B 没有潜在的生命承载行星，那么我可能会专注于比邻星。”如果一切按计划进行，我们可能很快就会知道结果。