重要的伙伴

伟大的发现之旅将我们的星球从一个可怕的虚空缩小为一个熟悉的球体。最近，对太阳系中行星、卫星、彗星和小行星的探索，将我们在宇宙中的地盘缩小到相对舒适的角落。

现在轮到银河系了。4月14日宣布，一颗名为天坛增八的附近恒星，与我们的太阳非常相似，拥有三个行星，这带来了长期寻求的结论，即我们的小社区可能不是宇宙中的怪事——存在其他太阳系。结果，银河系变得更小了一些，但一个新的视角，将我们自己与这些重要的伙伴进行比较——称之为比较太阳系——向我们打开。

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在旧金山举行的联合新闻发布会上，两个独立的研究团队揭示了在正常恒星周围发现的第一个多行星系统，而非我们太阳系中的九颗行星。“我们正在见证人类探索新时代的到来，”旧金山州立大学的天文学家杰弗里·W·马西说，他的团队已经识别出迄今为止发现的20颗系外行星中的大部分。“我们正在开始对我们银河系中其他恒星周围的行星进行侦察。”

正是由马西和他的同事，现在是英澳天文台的天文学家R·保罗·巴特勒领导的小组，在1996年首次发现了围绕天坛增八运行的系外行星的证据。天坛增八是一颗距离地球44光年，年龄约为30亿年的恒星，是太阳年龄的三分之二。他们利用加利福尼亚州圣何塞附近的利克天文台的望远镜，以及一种称为多普勒光谱的技术，该技术通过行星对主恒星速度的引力影响来检测围绕遥远恒星运行的行星，他们报告说，一个质量为四分之三木星的物体每4.6个地球日就绕恒星运行一周，轨道非常接近，仅为0.06天文单位（地球到太阳的距离，约为9300万英里）。

但是，当天文学家在更长的时间内观察数据时，他们观察到有大量数据点不符合预测的曲线。这种“噪声”表明，可能有一个额外的物体围绕天坛增八旋转。旧金山州立大学的研究人员通知了其他天文学家，并开始分析利克天文台收集的11年的光谱数据，以寻找答案。与此同时，位于马萨诸塞州剑桥市的哈佛-史密森天体物理中心和科罗拉多州博尔德市的高空天文台的一个小组，一直在研究天坛增八超过四年，数据由史密森尼位于亚利桑那州图森附近的惠普天文台收集。

两个小组得出了相同的结论——有三个巨大的、类似木星的行星围绕天坛增八运行。中间的行星，命名为c，至少包含木星两倍的质量，需要242天才能绕恒星运行一周。它距离恒星大约0.83天文单位，类似于金星的轨道距离。最外侧的行星，d，质量至少为四个木星，每3.5到4年完成一次轨道运行，距离恒星2.5天文单位。两个外行星具有椭圆形轨道，这是其他九个围绕恒星遥远轨道运行的系外行星的特征。“现在我们有一个多系统，也许是一块罗塞塔石碑，可以理解我们发现的许多奇怪的行星，”巴特勒说。

尽管研究人员不确定当一颗恒星周围只检测到一颗行星时，他们看到的信号是否真的是行星，但发现多个物体和两个独立的证实让他们确信这些确实是行星。“这里有两个团队，使用两套完全不同的设备、不同的软件，一种类似的技术，这是真的，但基本上是两个完全独立的数据集，它们向您展示了相同的东西，”高空天文台的蒂莫西·布朗说。“想象一下，把你的税单交给两个不同的会计师，让他们最终得出相同的数字。”

这两个团队向《天体物理学杂志》提交了一篇联合论文，但他们提出的问题远多于他们回答的问题。“我们自己的太阳系在某种程度上是不寻常的吗？我们太阳系的结构是某种宇宙自然的怪癖吗？我们不知道，”马西说。“最令人感动的问题是，我们自己的地球，它的温度温和，允许水以液态形式存在，是否是一种常见的行星类型。”

事实上，新发现最引人注目的特点是它们挑战了当前关于行星形成的观点。根据天文学家从观察我们太阳系得出的结论，主要由气体组成的大质量行星，如木星和土星，只会在太阳系的寒冷外围形成。但这些气体巨星似乎存在于主恒星地狱般的温度附近，非常危险。

这些行星可能形成于主恒星附近，或者像台球上的球一样，可能互相撞击散开，从更远的起源地迁移到目前的轨道上。这个多行星系统的发现表明了行星形成的新范例，在这个范例中，许多被称为星子的微小种子行星可能会在围绕恒星的物质盘中发展。那些生长最快的行星会进行一场引力拔河，淘汰一些较小的世界，并决定哪些行星最终留在轨道上。“天坛增八系统表明，木星质量行星之间的引力相互作用可以在塑造太阳系中发挥强大的作用，”巴特勒说。

此外，系外木星倾向于具有椭圆形轨道，而不是我们系统的整洁圆形轨道。一个像地球一样的行星不太可能存在于天坛增八系统中——巨大的木星型行星穿越其轨道会将其撕裂。“我对我自己都不明白，这样一个木星型行星的系统是如何被创造出来的，”马西说。

那么，类地行星的前景如何？马西本人并不气馁。“在我们调查过的所有恒星中，只有大约5%的恒星拥有这些掠夺性的木星，”他说。“因此，正是我们的未检测结果给了我们最好的希望——我们星系中至少95%的恒星，很可能，可以在稳定的轨道上孕育地球。”

我们的银河系包含2000亿颗恒星。如果即使只有一小部分行星系统确实孕育了类地行星，那么我们的银河系肯定包含数十亿颗类地行星，其中一些可能恰好处于距离其主恒星的合适距离，以被加热到温和的温度，使水可以以液态形式存在，也许生命可以繁荣发展。

答案将不得不等待。尽管目前的光谱系统可能很灵敏，但它们无法检测到小型类地行星的明显拉力。即使是那些木星巨行星也可能孕育卫星，就像我们木星的欧罗巴一样，它们的水可能是遥远太阳系的生物培养皿。