比邻星是离太阳最近的恒星，可能仍然存在第二颗行星。
之所以说“仍然”，是因为天文学家早在 2019 年 4 月就首次宣布了这个候选世界，当时是基于尚未发布或经过同行评审的观测和分析。现在，经过更彻底的审查并得到更多数据的支持，报告这项潜在发现的研究今天发表在《科学进展》杂志上。然而，确定性仍然难以捉摸——这颗行星可能仍然被证明是海市蜃楼。
“自从我们第一次看到这个[潜在的行星]信号以来，我们就试图成为它最糟糕的敌人，”希腊克里特大学的天文学家法比奥·德尔索尔多说，他与意大利都灵天体物理天文台的同事马里奥·达马索一起领导了这项研究。“我们尝试了不同的工具来证明我们是错的，但我们失败了。但是，我们必须对所有可能的怀疑和怀疑保持开放态度。”
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比邻星c（候选行星的名称）的基本特征与去年相比几乎没有变化。它在一个约 1900 天的轨道上运行，几乎没有被比邻星的星光加热，它将是一个冰冻的、气体笼罩的球体，可能比我们自己的地球重六到八倍——一颗所谓的超级地球，尽管它可能更像是一个“迷你海王星”。这颗行星可能被鲜艳的极光环绕，极光是由其磁场与其母星的强烈耀斑相互作用驱动的。它可能还拥有一个广阔的环系统。它将伴随一个更小、更近、更像地球的世界——比邻星b——它在 2016 年被发现在恒星的宜居带中旋转，宜居带是指有足够的星光允许液态水在行星表面存在的区域。
自从比邻星b被发现以来，天文学家一直热切渴望更多地了解那个迷人的地方，理论上，那里可能存在生命。由于外行星会深刻影响内行星的可居住性——例如，像木星和土星在我们太阳系历史早期所做的那样，用彗星轰击它们——对比邻星b的遥远伴星的研究可能对这项工作至关重要。比邻星c也可能是理解行星系统如何在像比邻星这样的恒星周围出现和演化的关键，比邻星作为一颗比我们太阳小得多、也冷得多的红矮星，是银河系中最常见恒星类型的代表性例子。候选行星寒冷的轨道将使其远远超出比邻星的“雪线”，雪线是水仅以固态冰形式存在的边界。雪线也是理论家们期望大多数富含冰、中等质量的超级地球和迷你海王星形成的最佳位置。那么，比邻星c 怎么会出现在如此遥远的地方呢？回答这个问题可能需要对现有的行星形成理论进行重大修改。
摇摆不定的证据
支持比邻星c存在的最佳证据确实是摇摆不定的——字面意义上的。行星可以通过它们施加在其恒星上的引力拖拽来揭示自身，当它们在轨道上移动时，会拉动母星朝向地球，然后再远离地球。随着时间的推移进行跟踪，这种行星特征表现为明显的恒星摆动——这表现为恒星光谱的红色和蓝色端之间的振荡。摆动的重复显示了行星的轨道周期，而其振幅——其强度——则提供了对行星质量的估计。围绕恒星运行的巨大行星会产生巨大而明显的摆动，但是由更小且更遥远的物体产生的恒星偏移非常缓慢和微妙，以至于只有对多年数据集进行计算建模才能将其分离出来。
归因于比邻星c的假定摆动是比邻星位置上大约每秒一米的偏移，分布在候选行星提出的五年轨道上。区分它需要来自两个仪器的近二十年的测量数据，即高精度径向速度行星搜索器 (HARPS) 和紫外线和可见光阶梯光栅摄谱仪 (UVES) 光谱仪，每个光谱仪都位于智利欧洲南方天文台 (ESO) 运营的独立望远镜上。问题在于，许多其他事物——星斑和其他形式的恒星活动，以及地球仪器的光学元件内部的微小不稳定——都可以模仿这种微小的运动。因此，行星搜寻的近期历史充斥着基于摆动的“发现”的小行星的高调公告，但这些行星最终被证明是虚幻的。在他们的研究中，达马索、德尔索尔多及其同事详细介绍了他们为排除尽可能多的恒星和仪器噪声源而采取的详尽步骤，但即便如此，他们的主张仍然存在争议。
“这项探测确实是在突破前沿，”加州大学欧文分校的天文学家保罗·罗伯逊说，他没有参与这项研究。“在如此长周期内探测到如此低振幅的行星的[摆动]探测没有类似的例子，并且与许多其他探测相比，声称的统计显着性较低。这并不一定意味着它是错误的，但这将需要来自额外观测的一些确认。”
欧洲南方天文台最新的摆动搜寻仪器，一种超稳定、极其精确的光谱仪，称为岩石系外行星和稳定光谱观测阶梯光栅摄谱仪 (ESPRESSO)，已经在智利山顶上搜寻比邻星和许多其他恒星，以寻找更多小行星的线索。但是，搜索的性质需要多年的观测才能产生突破性的结果——足够的时间让行星完成多个轨道，从而加强任何摆动信号的统计显着性。与此同时，天文学家将不得不依靠其他技术来收集更多关于比邻星c的证据。
一连串的巧合？
如果对比邻星c的案例仅基于摆动，那么这颗候选行星很可能仍然未被宣布，在技术附录中默默无闻。相反，大量的间接证据似乎正在提高候选行星是真实的几率。2017 年，研究人员使用欧洲南方天文台的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列 (ALMA)（位于智利的一架射电望远镜）对比邻星进行调查，探测到一个奇怪的闪烁，结果证明该闪烁与基于摆动对比邻星c轨道估计的距离完全一致。这个闪烁可能是来自一颗看不见的行星周围一个巨大的、类似土星的环系统的自然无线电波——或者它可能是来自恒星周围尘埃云甚至来自遥远背景星系的偶然发射。ALMA 的观测还产生了关于恒星周围尘埃带的暗示性线索，这些尘埃带可能是由比邻星c 和其他未被探测到的行星雕刻而成的。（达马索、德尔索尔多及其同事游说——但迄今为止没有成功——在 ALMA 上进行后续观测以再次观察。但他们已设法使用欧洲南方天文台的另一项资产，即行星成像高对比度偏振光谱仪（SPHERE）观测比邻星系统。他们对比邻星c 的 SPHERE 远距离探测的分析仍在进行中。）
2018 年，来自盖亚（欧洲航天局 (ESA) 运营的银河系测绘卫星）的更多诱人支持浮出水面，盖亚使用一种称为天体测量的技术来精确跟踪比邻星的位置——以及数十亿其他恒星——在天空中。巴黎天文台天文学家皮埃尔·克维拉领导的一个团队将盖亚两年公开可用的数据与盖亚前身卫星依巴谷的早期测量数据相结合，发现了比邻星运动中的一个轻微异常，这可以用一颗行星的存在来解释，这颗行星的质量和轨道将与达马索及其同事对比邻星c 的估计值惊人地相似。
“我确信盖亚天体测量法是添加到比邻星c 谜题中最关键的信息，”都灵天体物理天文台的盖亚团队成员，也是比邻星c 发现论文的合著者亚历山德罗·索泽蒂说。除了表明这颗行星是真实的之外，盖亚对比邻星运动的测量还将揭示比邻星c 的实际质量——使天文学家能够更好地预测其年龄、亮度和其他对于了解当前或未来的地球或太空望远镜是否有合理机会拍摄到它的照片至关重要的属性。
再说一次，盖亚的测量结果可能会最终驳斥这颗行星的存在。事实上，支持或反对比邻星c 真实性的确凿证据可能已经存在于欧洲航天局的硬盘驱动器上。研究作者说，盖亚可能已经对这颗恒星进行了足够的观测，以确定其异常运动的潜在行星性质，但大多数原始数据仍然需要大量的处理和校准，并且预计至少在两年内不会公开发布。
迷人的邻居
最终，无论这个世界是真实存在还是虚构的，比邻星c 最重要的教训可能都与地球上行星搜寻的演变有关。尽管天文学家现在已经发现了围绕其他恒星运行的数千颗行星——并且在不久的将来还会发现数万颗行星——但大多数发现都是我们星系行星宝藏中唾手可得的果实。发现最精选的行星——那些围绕附近恒星运行的行星，这些恒星为进一步研究提供了最佳机会，甚至可能为发现外星生命提供了最佳机会——目前仍然是一项令人生畏的艰巨任务。考虑到寻找和确认仅仅一颗行星比邻星c 的数十年努力已经消耗了无数的人力劳动，并在地球上许多最先进的望远镜和仪器上分配了激烈的观测时间——结果仍然不确定。
“就时间和挑战而言，如今寻找围绕大量恒星运行的这类行星绝对是不可持续的，”德尔索尔多说。那么，有人可能会问，我们为什么要寻找呢？“一种老式的探索感，”他说。“发现遥远、未知但也许可以到达的世界。也许还有一种无意识的感觉，这个系统在遥远的未来可以被人类到达。比邻星是我们浩瀚宇宙中最接近的邻居。我们怎么能不被它迷住呢？”