在太阳最近的邻居之一巴纳德星周围发现了4颗岩石系外行星 _美国

据美国太空网（Keith Cooper）：科学家们使用夏威夷强大的双子座北望远镜上的专用仪器，证实了四颗围绕巴纳德星运行的小型岩石行星的存在，巴纳德星是距离地球第二近的恒星系统。距离我们只有六光年，所有的世界都太热了，无法支持我们所知道的生命。
芝加哥大学的博士生Ritvik Basant解释说，这一发现尤其令人兴奋，他也是一篇关于这一新发现的论文的作者。他说，这是因为巴纳德星本质上是我们的宇宙邻居，但我们对它知之甚少。
多年来，有许多关于系外行星围绕巴纳德星运行的说法，可以追溯到20世纪60年代。巴纳德星是一颗红矮星，也被称为M矮星，在迄今为止发现的任何恒星中，就其在夜空中可见的运动而言，它具有最快的自转速度，这一点值得注意。

一位艺术家对围绕巴纳德星运行的世界之一的表面的印象。另外三颗行星可以在天空中看到。（图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/P.Marenfeld）
最近，在2024年，天文学家使用智利甚大望远镜上的ESPRESSO光谱仪声称探测到一颗行星，并有证据表明还有三颗行星。现在，芝加哥大学Jacob Bean和Basant领导的一个团队毫无疑问地证实了这四颗行星的存在。
巴桑特告诉Space.com：“巴纳德星的接近使我们即使在恶劣天气的夜晚也能观测到它，因为它的亮度使它即使在次优条件下也能被观测到。这使我们能够收集更多的数据，最终发现这些质量很低的行星。” 。
该团队观测中使用的一个关键工具是MAROON-X光谱仪，这是双子座北部的一个访问仪器。MAROON-X测量“径向速度”——巴纳德星围绕其自身和四颗轨道行星共享的质心旋转时来回的轻微摆动。它们的质量都比地球小得多。事实上，它们是迄今为止探测到的质量最小的系外行星之一。
系统中最里面的行星是行星d（行星按发现顺序命名，而不是与恒星的距离），其质量仅为地球的26%，每2.34天绕巴纳德星一周，距离170万英里（280万公里/0.0188天文单位）。接下来是行星b：2024年ESPRESSO数据中首次发现的行星。这颗行星的质量是地球的30%，每3.15天绕恒星一周，距离213万英里（340万公里/0.029天文单位）。
行星c是这群行星中的重量级行星，质量是地球的33.5% 。它围绕巴纳德星运行，距离为255万英里（410万公里/0.0274天文单位），轨道周期为4.12天。
前三颗行星仅通过MAROON-X观测得到证实。为了确认第四颗行星e，MAROON-X数据必须与ESPRESSO的测量结果相结合，以揭示一颗质量仅为地球19%的行星，每6.74天绕巴纳德星一周，距离356万英里（570万公里/0.0381天文单位）。
这些行星之间的距离非常紧凑，行星d和b之间只有372820英里（600000公里），行星b和c之间只有434960英里（700000公里）。相比之下，地球和月球之间的平均距离仅为238600英里（384000公里）。想象一下，有一颗行星就在我们家门口，距离我们只有两倍！
然而，巴纳德星周围的事情就是这样安排的。
与之形成鲜明对比的是，美国国家航空航天局的帕克太阳探测器实际上潜入了日冕，距离我们的太阳表面近390万英里（620万公里）。围绕巴纳德星的所有四颗行星的轨道都可以很容易地进入帕克太阳探测器的轨道。而且，为了进一步对比我们的太阳系和巴纳德星行星系统，我们太阳系中离太阳最近的行星水星与太阳之间的平均距离为3600万英里（5800万公里）。
围绕巴纳德星的行星之间的微小间距也让人想起围绕红矮星TRAPPIST-1的另一个世界系统，其中七颗行星在其中心恒星575万英里（926.7万公里）的范围内。
然而，像巴纳德星这样的红矮星与我们的太阳非常不同。它的质量只有太阳的16% ，直径只有太阳的19% 。因此，它的行星系统被缩小了。红矮星也可能非常不稳定，比我们的太阳更频繁地喷出带电粒子云和辐射耀斑，这可能会剥夺附近世界的大气层。然而，红矮星的活动确实会随着年龄的增长而减少，巴纳德恒星系统大约有100亿年的历史。
也就是说，迄今为止发现的行星都不适合我们所知道的生命存在，因为它们太近，太热了。相反，巴纳德星周围的宜居带将与更远的世界重合，轨道周期在10到42天之间。到目前为止，还没有发现离恒星那么远的行星。
“根据目前的数据集，我们可以自信地排除任何在宜居带内外边缘附近质量超过地球质量40%至60%的行星，”sBasant说。。“此外，我们可以排除轨道周期长达几年的地球质量行星的存在。我们还相信，该系统在合理的距离内不会容纳气态巨行星。”
MAROON-X在2021年至2023年期间收集了112个巴纳德星的径向速度测量值。与此同时，ESPRESSO记录了这颗速度飞快但身材矮小的恒星的149次径向速度测量值。这还不足以完全排除可能潜伏在宜居带中的任何其他小行星的可能性。
巴桑特说：“我们还有2024年的其他数据，但这些数据没有用于这一发现。” 。“如果我必须选择一个数字，我估计再增加50个数据点将是实现当前仪器最佳灵敏度的理想选择。”
MAROON-X是专门为测量红矮星系统的径向速度而设计的。对红矮星的关注是双重的。一个原因是，它们是银河系中人口最多的恒星类型，占离我们最近的恒星的大多数。其次，它们的小质量使得更容易检测到由地球大小的岩石行星引起的运动摆动。放置在双子座北等8米级望远镜上，能够观察到巴纳德星等红矮星更亮的近红外区域，MAROON-X非常适合寻找这些缩小的行星系统。
巴桑特说：“这一发现是多种因素共同作用的结果。” 。“如果我必须选择一个，那将是MAROON-X和ESPRESSO等下一代仪器前所未有的精度。”
不幸的是，从我们的角度来看，巴纳德星的四颗行星并没有凌日，也没有从它们的恒星前方经过。这意味着我们无法观测到二次日食（行星在恒星后面移动，使我们能够从恒星和行星的组合光中减去恒星的光，只留下行星的光）或凌日光谱（如果行星有大气层，星光会通过行星大气层过滤，从而揭示可能存在的分子）。
然而，巴桑特说：“虽然这些行星不会凌日，但它们的热辐射可以用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行研究，尽管这仍然具有挑战性。” 。
与此同时， Basant、Bean和他们的团队打算继续寻找更多围绕巴纳德星运行的行星。毕竟，我们实际上是邻居——是时候我们发现并了解隔壁的行星系统了。
该发现于3月11日发表在《天体物理学杂志快报》上。