比鄰星新發現：最接近地球的行星 Proxima b

雖然人類仍未踏足太陽系內、地球以外的行星，到另外一個太陽系探索已經漸漸由科幻題目變成嚴肅的科學議題。

過去二十年，隨著望遠鏡技術不斷提昇，科學家至今已發現了超過 3,300 個太陽系外行星，來自超過 2,600 個行星系統。1992 年，人類首次發現環繞一顆脈衝星 PSR B1257+12 公轉的兩個行星 Draugr 和 Poltergeist，其後於 1994 年又再發現繞其公轉的第三個行星 Phobetor；1995 年，人類首次發現環繞主序星 51 Pegasi 公轉的行星 Dimidium。

天文學家希望找到接近地球又有可能孕育生命的系外行星。可是宇宙非常大，被發現的系外行星多半都離太陽系頗遠。截至今年 8 月 23 號，其中已被證實、離太陽系最近的系外行星是環繞紅矮星 Gliese 687 公轉的 Gliese 687 b，離地球約 14.77 光年。可是這個行星的質量介乎 16 至 20 倍地球質量，應是類似於木星的巨型氣體行星，並非類地行星。

綜合超過 16 年觀測數據發現的 11.19 天擾動超期 (Anglada-Escudé et al. 2016)。

11.19 天週期訊號強達 99.9999% (Anglada-Escudé et al. 2016)。

[左：綜合超過 16 年觀測數據發現的 11.19 天擾動週期。右：11.19 天週期訊號強達 99.9999% 。(Anglada-Escudé et al. 2016)]

2016 年 8 月 24 號在國際期刊 Nature 「自然」上刊登的一篇論文將永遠改變行星與星際探索科研方向的發展。Guillem Anglada-Escudé 帶領的團隊發現，離地球最近的恆星 Proxima Centauri「比鄰星」有一個約比地球重 30% 的行星，他們稱之為 Proxima b。由於比鄰星是最接近地球的恆星，離我們的太陽系只有約 4.2 光年，因此 Proxima b 將永遠是人類能夠到達的、最近的系外行星。更重要的是，Anglada-Escudé et al. 發現 Proxima b 或位於比鄰星系統的適居帶。換句話說，液態水或能於 Proxima b 表面存在。

Anglada-Escudé et al. 發現 Proxima b 是離地球最近又同時可能適合生命存在的系外行星，可謂同時滿足了科學家的兩個願望。因此，研究團隊非常謹慎地使用不同方法檢查他們得到的結果，最後得出一顆公轉週期約為 11.19 天的行星最有可能解釋其觀測數據。嚴謹的反複檢驗加上自我批判的科學精神，令這份刊登於自然期刊上的論文一夜成名，在科研界和科普界引起了人類探索系外行星可能性的激烈討論。

比鄰星是一顆十分暗淡的恆星，其表面溫度約為 3,000 度，是太陽的一半，而發光度只有太陽的千分之一左右。如果我們在 Proxima b 上，就會看到一個非常紅的太陽 (本文封面圖片)。因為觀測非常困難，過去對於比鄰星有行星一說只停留在懷疑階段。不過，由於比鄰星只有太陽的 12% 重，體積約為太陽的萬分之三，而 Proxima b 卻比地球還重，而且距離比鄰星只有 0.05 個天文單位 (是地日距離的 5%)， Proxima b 對比鄰星造成的重力擾動就得以被現代天文望遠鏡探測到。

[研究團隊使用的數據精度很高，能夠測量比鄰星低於 2 m/s 的擾動速率。(Anglada-Escudé et al. 2016)]

Anglada-Escudé 團隊由今年 1 月 19 號到 3 月 31 號幾乎每晚都觀察比鄰星，再結合 2016 年前收集到的、累積了 16 年的大量數據，使得他們能夠以高達 99.9999% 機率確定 Proxima b 的存在。他們觀察比鄰星的光譜，發現有一個週期約為 11.19 天的擾動。這就表示，當排除了恆星本身的活動所造成的擾動之後，必然有一個看不見的物體對比鄰星來回「拉扯」。

Anglada-Escudé et al. 的分析顯示 Proxima b 的表面溫度介乎 -50 至 -30 攝氏度，如果行星擁有大氣層的話，在一定的氣壓下水能夠以液態保留於其表面之上。不過，比鄰星算是一顆活躍的恆星，其表面活動如閃耀等會令 Proxima b 暴露於比地球高 400 倍的 X 射線之中、平均磁場亦高達太陽的 600 倍左右，有可能破壞 Proxima b 的大氣。不過亦有研究指出類似系統的大氣流失量頗少，而且 Proxima b 因為太接近比鄰星，造成所謂潮汐鎖定現象，即 Proxima b 永遠以同一面面向比鄰星，就像月球永遠以同一面面向地球一樣。研究顯示這個潮汐鎖定現象有可能保護大氣免受高磁場破壞。

卡爾．薩根說過，我們生於幸運的一個世代，能夠目睹科學以史無前例的速率發展。然而，人類未來能否飛到比鄰星探索，看看 Proxima b 上有沒有生命存在，就要看我們懂不懂得首先珍惜地球，我們在浩瀚宇宙中唯一的家園。

研究論文：Anglada-Escudé et al., A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri

封面圖片：ESO/M. Kornmesser

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