地球“三兄弟”现身 可能具备宜居条件

来源：《中国科学报》

图片来源：M. Kornmesser / ESO

　　5月2日，由比利时列日大学天文学家迈克尔·吉隆领衔的国际研究团队，在《自然》杂志网络版发表研究报告，称他们在离地球39光年的一颗红矮星附近发现了三颗与地球大小相近的行星，这些行星可能具备宜居条件。

　　这颗发着微光的红矮星地处水瓶座星系，是被天文学家用位于智利的TRAPPIST望远镜发现的，因此被命名为“TRAPPIST-1”。

　　“如果想在太阳系外找到生命，迄今为止，这三颗新发现的行星是最佳机会。”该研究团队称。德国《焦点》周刊甚至评论说：“5月2日是令地球人兴奋的一天，科学家们找到了‘地球的兄弟’。”

　　“猎”到类地行星

　　在智利北部山区的拉西亚天文台，有一座直径60厘米的望远镜，探测和捕捉着星空中的奥秘，这就是TRAPPIST望远镜。它所在的项目属于比利时列日大学天文、地理与海洋学系，设备也由该校的天文学家在比利时远程操控，吉隆是项目牵头人之一。

　　从2015年9月到12月，吉隆的团队利用TRAPPIST观测了62个夜晚。他们通过光影有规律地变化来判断是否有围绕恒星公转的行星存在，结果发现，TRAPPIST-1每隔一定时间就会变暗，这说明有物体在它面向地球的一侧经过，经过分析之后，研究团队最终找到了这三颗行星。

　　“这就好像一个蛾子遮住了灯泡的光一样。”中国科学院国家天文台研究员苟利军打了个比方，接着解释说，“这种观测方法叫作‘transit’，翻译成掩食，就是行星经过恒星前面，导致恒星亮度稍微变小的现象。虽然亮度变化不大，但是现在的望远镜已经能够探测到这种微小变化。”

　　因为不能像开普勒望远镜那样一次性观测10万颗行星，吉隆团队的观测方法一度被认为充满风险，但最终，天文学家的坚持收获了这次重要发现。这是人类第一次在“超冷矮恒星”周围“猎”到类地行星的存在，而且是一次性发现“三个世界”。

　　“这类小行星是我们的首选，因为它们可能是我们用现有科技可以发现生命的唯一类地行星。”吉隆说。

　　可能处于宜居带中

　　TRAPPIST-1是颗名副其实的矮星。它的大小只有地球的1/8，质量约是太阳的1/10，温度只有太阳的一半，亮度是太阳的1/2000。虽然它距离地球很近，但它太暗太红，肉眼和业余水准的望远镜都无法观测到它。

　　其实，在银河系中，像TRAPPIST-1这样的超冷矮恒星多如牛毛，靠近太阳的恒星中有15%都是这种。但TRAPPIST-1的独特性，正在于有三颗行星环绕着它。

　　对于三颗行星如何围绕TRAPPIST-1公转，研究人员称，TRAPPIST-1的引力可能迫使三颗行星形成“潮汐锁定”。一旦有一颗行星与矮星“潮汐锁定”，它就会一直以同一侧面向矮星，如同月球总是以同一侧面向地球。

　　天文学家的观测显示，在围绕TRAPPIST-1公转的三颗行星中，有两颗距离矮星的距离比地球到太阳的距离要近60~90倍，但这两颗星接受的矮星辐射量却分别只有地球接受太阳辐射的4倍和2倍，因为矮星比太阳暗得多。另一颗行星接受的辐射甚至比地球还少。前两颗行星公转的周期分别为1.5天和2.4天，第三颗行星的公转周期目前还不能确定，大概介于4.5天到73天。研究人员说，由于这颗矮星的温度比太阳低，行星与它之间的距离如此近，正好说明这些行星可能处于宜居带中。

　　“根据恒星的温度大小，可以计算出来一个所谓的宜居带，只要处于这个区域，就有可能有液态水或者生命存在。”苟利军说，“比如在太阳系，地球、火星就是处于宜居带上。”

　　这三颗行星每颗直径只比地球大10%左右。“它们对于寻找地外生命很有意义。”该研究项目的合作者、美国加州大学圣迭戈分校的亚当·布尔加斯在一份声明里说。

　　此前，不少科学家都热衷于观测与太阳大小接近或更大、更亮的恒星，期待能在它们的行星中找到宜居的类地行星，TRAPPIST-1这类“星光暗淡”的矮星往往不受待见。

　　但是，由于恒星太亮，会掩盖住围绕它们公转的行星，而超冷矮恒星同时发出微弱的红外光，却不至于掩盖周围行星的细节。吉隆决定挑选几个矮星，带领他的团队试试运气。最终，他们赌赢了。TRAPPIST望远镜计划找到60颗超级冷矮恒星周围的行星。

　　研究团队在报告中说，这次发现开辟了地外生命研究的新领域，未来研究前景广阔。

　　“这次发现最主要的就是距离我们比较近，较为容易研究。去年发现的‘地球大表哥’开普勒-452b，距离地球1400光年，相较之下就远了很多。”苟利军说道。

　　对于天文学家来说，现在对这三颗类地行星的发现还只是起步，后续研究还将持续数年。

　　对于吉隆团队的新发现，美国国家航空航天局（NASA）网站也进行了报道，并称哈勃空间望远镜（Hubble）接下来将对TRAPPIST-1星系中三颗行星的大气进行分析。今年12月到明年3月，开普勒空间望远镜（Kepler）也会对TRAPPIST-1周围那两颗距离更近的行星进行观测。“将在2018年发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），估计也可以对这些地外行星进行观测。”苟利军说。