6 光年外發現超級地球！將成距離太陽系第二近的系外行星

讓我們掌聲歡呼！歷經快半世紀的爭論，由美國卡內基科學研究所團隊領導的研究花費 20 年時間，終於證明距離地球僅 6 光年之外有一顆超級地球，名為巴納德星 b，可信度達 99%。一旦其他獨立研究以其他檢測方法佐證成功，巴納德星 b 將成為距離太陽系第二近的系外行星。

目前，距離太陽系最近的恆星系為南門二（也稱為半人馬座 α，英文名 Alpha Centauri）三合星系統，約 4.3 光年遠；距離地球最近的系外行星，則是南門二系統中「比鄰星」（Proxima Centauri）攜帶之比鄰星 b（Proxima Centauri b），軌道週期只有 11.86 天。

現在，來自卡內基科學研究所的天文團隊整理完長達 20 年的研究數據，驚喜宣布我們有 99% 的可能性發現全新世界：一個僅位於 6 光年外的超級地球巴納德星 b（Barnard's Star b，或 GJ 699 b）！

巴納德星 b 的母恆星顧名思義是巴納德星（Barnard's Star），是顆質量非常小的紅矮星，約太陽質量 14%，位於蛇夫座 β 星附近，距離地球僅 6 光年，因具有與眾不同的特徵而備受矚目，比如它是目前所有已知恆星中自行運動（註）最快的恆星，有時也稱為「逃亡之星」（Runaway Star），它的自行速度比大熊座的飛行之星快 1 倍。

▲ 藝術家對超級地球「巴納德星 b」繞行母恆星的想像圖。（Source：ESO）

1960~1970 年代間，天文學家彼得·范德坎普（Peter van de Kamp）曾聲稱巴納德星應該孕有一顆氣態巨行星，主要是因為他發現巴納德星自行運動的攝動問題，大約每隔 230 天，巴納德星就會搖擺不定，暗示其可能受到自身巨行星在公轉軌道施加的引力影響。一些天文學家接受他的說法，但有另一批天文學家觀察後反對彼得·范德坎普的主張，包括蓋特伍德（George Gatewood）和埃克霍恩（Heinrich Eichhorn）。

直到現在，卡內基科學研究所團隊有高度信心能支持彼得·范德坎普的觀點。

團隊利用徑向速度法檢測行星，共使用 7 個儀器的數據，比如：ESO 3.6 米望遠鏡的「高精度徑向速度行星搜索器」（High Accuracy Radial velocity Planet Searcher，HARPS）、甚大望遠鏡的「紫外光與視階梯攝譜儀」（Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph，UVES）、歐洲極大望遠鏡的 CARMENES 光譜儀等。

徑向速度法的原理是行星在繞行恆星的過程中，如果本身質量夠大，則行星引力也足以對母恆星造成微小擺動；不只有恆星引力會影響行星，行星的引力也會反過來影響恆星。

新發現的巴納德星 b 軌道週期 233 天，和巴納德星的攝動週期吻合，團隊估算這顆巨行星質量至少是地球的 3.2 倍，表面溫度約零下 150℃，如此低溫是因為巴納德星散發的能量只有太陽 0.4%，所以巴納德星 b 雖然會成為距離地球第二近的系外行星，但適居程度可能仍比不過第一近的比鄰星 b。

這次檢測還需要後續其他獨立研究小組以其他方法確認，比如凌日法，但卡內基科學研究所團隊肯定這顆行星存在的真實度高達 99%。下一代太空與地面望遠鏡將陸續在 2020 年之後投入運行，比如詹姆斯韋伯太空望遠鏡，有些甚至能直接對巴納德星 b 進行成像並測量光譜，比如 NASA 的大視場紅外巡天望遠鏡（Wide Field Infrared Survey Telescope，WFIRST）、ESA 的蓋亞衛星（Gaia）等。

新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

註：恆星的自行運動是指相對太陽系的質量中心，一顆恆星隨著時間推移其位置在角度上的改變。

（首圖來源：歐洲南方天文台）

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註：恆星的自行運動是指相對太陽系的質量中心，一顆恆星隨著時間推移其位置在角度上的改變。