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天文学家可能已经捕获了附近系外行星Proxima C的第一张图像

这可能是对我们行星系统最接近的世界的空前看法,但不确定性仍然很多。


Alpha Centauri系统视图。明亮的双星Alpha Centauri AB位于左上方。在照片的右下角几乎看不到暗淡的红矮星

没有比看到其他恒星环绕着外星世界的前景更诱人的了,也许甚至有一天甚至会仔细研究它们的大气层并绘制出它们的表面。当然,这样的观察非常困难。尽管现在已知有4,000多颗系外行星,但它们中的绝大多数都太遥远和昏暗,以至于我们最好的望远镜无法辨别它们所在恒星的眩光。但是,太阳系附近的系外行星提供了更容易的成像机会。而且,没有比比那些认为绕着阴凉,淡淡的红矮星Proxima Centauri轨道更近的世界了,它距离我们的太阳最近,距离我们4.2光年。

2016年,天文学家发现了该系统中的第一个已知行星:地球大小的Proxima b。但是由于Proxima b绕着Proxima Centauri围绕着长达11天的恒星轨道,因此不适合用于成像。相比之下,Proxima c提供了更好的机会。根据一些间接证据,该行星于2019年宣布,目前尚未得到证实。如果是真实的,估计它的质量是地球的几倍(所谓的超级地球或迷你海王星),并且绕半人马座Proxima绕地球和太阳的距离约为1.5倍。它的大小和与恒星的距离使世界成为当前和近日系外行星成像项目的诱人目标。现在,在一份新的预印本论文中,该论文被接受发表在《天文学与天体物理学》杂志上,一些天文学家说,他们可能(也可能)第一次见到了Proxima c。

该研究的主要作者,意大利帕多瓦天文台的拉斐尔·格拉顿说:“这颗行星非常有趣,因为普罗克西玛是一颗离太阳很近的恒星。” “这个想法是,由于该行星距离恒星较远,因此有可能可以在直接成像中对其进行观测。我们找到了一个看起来像我们已经真正发现了行星的合理候选人。”

去年,意大利都灵天体观测台的马里奥·达马索(Mario Damasso)首次向格拉顿(Gratton)和他的团队发出了有关对这颗行星进行成像的可能性的警报,他是有关Proxima c可能发现的原始论文的第一作者。达玛索和他的同事们基于Proxima c的恒星摇晃提供了证据,证明Proxima c的存在是摇摆不定的。要以这种方式确认世界的存在,就需要看到一次又一次的摆动,这个过程通常要花费数月甚至数年。达玛索想知道是否还有另一种方式。因此,他请格拉顿(Gratton)和他的团队研究智利南部欧洲天文台超大望远镜(VLT)上SPHERE(光谱-高对比度系外行星研究)仪器的数据,看他们是否真的可以看到行星。“一旦我们的关于Proxima c的论文被考虑发表,我就与[Gratton]联系,讨论将SPHERE推向极限的可能性,” Damasso说。

如果您在凝视SPHERE数据时稍作斜视,那神秘行星的图片似乎就可以一览无余。通过在来自SPHERE的多个堆叠红外图像中关注Proxima c的预测位置和与恒星的分离,Gratton和他的同事们在几年的常规观测中能够挑选出该行星的19种潜在外观。在这些候选检测中,特别引人注意的是:它在图像中出现的亮度大约是其“噪声”的六倍,也就是说,来自伪影或背景恒星的多余光。该论文的共同作者,日内瓦天文台的艾米丽·里克曼说:“这很可能成为虚假警报的候选人。”

如果检测结果是真实的,则会提出有趣的问题。被认为是行星的物体至少 是地球质量的7倍,足够大,足以使其牢固地超出了超级地球类别。麻省理工学院行星科学教授萨拉·西格(Sara Seager)说:“这肯定是微型海王星,”他没有参与新论文。该物体的亮度似乎也比其质量行星的亮度高10到100倍。研究作者认为,这种光度可能是由于行星周围的大量尘埃引起的,也许是在比土星大三到四倍的巨大环形系统中。在某些情况下,这种情况似乎太奇怪了,无法成立。

斯坦福大学(Stanford University)的天体物理学家布鲁斯·麦金特(Bruce Macintosh)说,“这将是一个相对古老的恒星周围的巨大环形系统。” “像这样的事情肯定存在。但是,对于您第一次发现具有如此庞大的环形系统的事物,您必须假设一个宇宙,其中大多数海王星大小的行星都具有比土星大得多的巨大环形系统。那似乎是不可能存在的宇宙。”

如果是真实的,那么这种探测(这种图像)将对我们对最近的行星系统的理解产生深远的影响。这将为我们提供Proxima c的确切证据,并提供行星相对于我们自身的绕恒星旋转的角度-这是仅靠观察恒星的摆动无法提供的。这种探测还可以确保我们很快就能使用新一代强大的天文台研究行星的大气,例如即将推出的欧洲超大型望远镜(E-ELT)和美国宇航局的宽视野红外勘测望远镜(WFIRST)。

也许更重要的是,固定Proxima c可能还会揭示Proxima b的轨道角,因为预计行星将像我们太阳系中的行星一样在同一平面内运行。这些信息加上Proxima b在其恒星上产生的摆动,将告诉我们世界必须处于地球质量的1.5到1.8倍之间,这将使我们完善有关其特征的理论。未涉足这项研究的日本宇航局(Japan Aerospace Exploration Agency)系外行星科学家伊丽莎白·塔斯克(Elizabeth Tasker)说,这样的质量将“强烈表明[Proxima b]是岩石的事实”。除了我们知道Proxima b在其恒星的宜居区域中运行外,在此处液态水以及我们所知道的生命可以存在,

但是,这种惊人的可能性要求人们持钢铁般的怀疑态度。确实,新论文的作者承认,他们的图像很有可能根本不是行星,而只是数据中的随机噪声。他们还注意到,根据欧洲航天局盖亚航天器对Proxima c恒星的观测,他们推测的行星的表面运动与Proxima c位置的早期估计相冲突。因此,其他天文学家正在谨慎对待这一潜在发现。“我很难得出结论,[这]是决定性的发现,” NASA艾姆斯研究中心的系外行星科学家Thayne Currie说,他也不是这项工作的一部分。

不幸的是,由于COVID-19大流行而导致的全球停机正在关闭,这意味着暂时无法检查结果,因为世界上大多数天文台(包括VLT)都无法正常运行。天文学家吉列姆·安格拉达·埃斯库德(GuillemAnglada-Escudé)说:“明天可以(确认或驳回),但天文台已经关闭。”他于2016年领导了Proxima b的发现,但并未参与这项新研究。时间紧迫,需要立即采取后续行动:7月,Proxima Centauri将在我们的太阳后面散去,直到2021年2月。

因此,就目前而言,首次出现Proxima c的前景仍然是诱人但难以捉摸的可能性。即使它被证明是海市rage楼(天文的虚假警报),这种潜在的检测也不可能削弱进一步研究的热情。其他团队将尝试使用比SPHERE更先进的即将推出的仪器,这些仪器将在E-ELT等超大型望远镜上运行。但是,如果发现是真实的,格拉顿说他“有三分之二”对此充满信心,那将是行星绕着我们最接近的起始轨道进行历史性的初步瞥见。“如果这是真的,那将非常令人兴奋,”Anglada-Escudé说。

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