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比邻星:我们知之甚少的近邻

从宇宙角度来看,比邻星可谓与我们近在咫尺。但是,它是怎么运转的?它有没有行星?如果有行星,那行星上有没有生命?关于这个邻居,我们还有很多问题得不到答案。

1915年10月12日,在南非约翰内斯堡联合天文台的一份通告中,他们宣布发现了一个亮度微弱的恒星,在天空中角运动速度异常快。罗伯特·因尼斯是这个观测台的负责人,他发现的这颗星就是后来为大家所知的比邻星——离太阳系最近的恒星。


发现太阳系的邻居

大部分星星距离我们非常非常遥远,以至于我们几乎察觉不到它们在天空中的位置变化。但长期的观察却显示,星座会缓慢改变形状,并且天空中的每颗星都有着不同的运动方式,只是变化非常慢,没有精密的测量就无法察觉。

这种星星在天空中位置的变化,是由星星与太阳系的相对运动而产生的。我们通常用自行运动角和自行运动速率来描述星体的位置变化。前者表明自行运动在天球上的方向,而后者表明运动速率的大小。

从地球观察者角度来看,一颗恒星的自行运动越大(即星星在天空中位置的变化越大),就意味着离我们的太阳系越近。因此,罗伯特·因尼斯对寻找自行较大的恒星十分感兴趣,因为它们很可能与太阳系相对较近。对“邻居”的好奇,使得天文学家从未放弃对这些星星的探索。

为寻找这样的星星,因尼斯决定查看离太阳最近的半人马座恒星系统,当时已经知道半人马座α双星系统,但是还有没有比这更近的恒星呢?他使用闪视比较仪,检查了两张该区域的摄影板,这两张板上的图像分别摄于1910年和1915年。

检查摄影板对因尼斯来说是很难的工作,因为这两张摄影板记录了天空中到15°×15°=225平方度的一块区域,图像上的星星数量难以计数,而那时又没有计算机代劳,全靠人眼一一分辨。为了减少对比检查图片过程对眼睛的压力,因尼斯把测量区域缩小到60平方度,就这样也还需要2周时间来检查对比。更加困难的地方在于,原始1910年照片板被送往英国格林威治天文台,所以他只能与一个副本做对照,而副本和原本存在细微的星图视像扭曲。

功夫不负有心人。因尼斯观察图像,发现在1910~1915年这5年之间,多数星星看起来都是静止不动的,然而有一颗星星自行运动较大,似乎从一个位置直接跳到了另一个位置。

有趣的是,这颗星星的运动方向与半人马座α星十分相似,距离也很近。它会不会与半人马座α的双星系统有所联系呢?


确定我们与邻居的距离

新星与半人马座阿尔法星可能存在联系,这意味着测量它们之间的距离或者视差角度十分重要。当天文学家测量两颗星之间距离的时候,实际上测量的往往是它们之间的视差角度,也就是测量星星、地球和太阳之间的角度,用地球和太阳的距离作为基准线,进而计算星星之间的距离。

因尼斯经过计算,得出新发现的恒星的视差值为0.784″,这个值表明它与我们的距离比半人马座α星与我们的距离更近,因此它也得名比邻星。

多亏了欧洲依巴谷天体测量卫星,人们现在对半人马座的α星和比邻星的视差测量已经十分准确,分别是0.775″和0.772″,相当于4.32和4.22光年的距离。这些数值表明比邻星与地球的距离比因尼斯1917年推测的要远一些,不过,即使这样,比邻星仍然是距离太阳系最近的恒星。


与太阳大不一样的邻居

比邻星是一颗低质量的M型红矮星,直径只有太阳的14%,质量约为太阳的12%。作为一颗步入老年的红矮星,比邻星发出的光很弱,即使在离它很近的地方,其视星等也只有11等,是肉眼所能辨识的光亮的1/100。我们在地球上想要用肉眼观测,需要借助一台极大的望远镜即使真有这样的望远镜,想要在众多亮度相似的繁星中辨认出它,仍是一个很大的挑战。

从一开始,因尼斯就猜测,比邻星与人马座α双星之间有所关联,它们彼此距离较近,在空间内的行迹也非常相似。多数科学家坚持认为α星是一个三星系统,其中,比邻星在一个轨道上缓慢地绕着更亮的那两颗星运动。在一次近期的测量中,科学家计算出其轨道路径特别长,像是彗星的路径,延伸的距离是地球到太阳的距离的54万倍。但要沿着这样一个巨大的轨道运动简直是不可能的,因为会被银河系其他星体的引力所干扰。这个问题的答案目前我们还无从知晓,但未来天文学家会不断改善测量技术,有可能会发现α双星(A星和B星)的引力究竟是如何成功抓住比邻星的。


有行星和生命吗?

今天,天文学家正在密切关注着比邻星的一举一动,他们用哈勃望远镜的精密制导传感器和地面望远镜进行观测,寻找任何可能存在的影响因素。要知道,比邻星可能会受其他星球影响出现运动轨道的晃动,邻居家如果出问题,搞不好会殃及池鱼。

天文学家们还想知道是否有行星围绕比邻星公转,但是比邻星太暗了,能够发现其周边行星的机会微乎其微。科学家打算利用引力透镜来发现被黑暗遮蔽的行星,从地球的角度来看,比邻星在2016年2月会从太阳和一颗恒星中间穿过,其时,比邻星的重力会使那颗恒星的光线弯曲,产生引力透镜效应。而比邻星周边果真有一颗行星的话,引力透镜效应就会发生一些变化,这可以间接证明有行星存在。

如果真的发现了行星,那上面会有生命存在吗?

像许多其他M型红矮星一样,比邻星是一颗会闪光的星球。也就是说,它的光亮会在短短几分钟的时间内极大增加,猛然爆发。这些猛烈爆发的光亮可能是由于恒星表面的爆炸所引起的,类似太阳耀斑,但比太阳耀斑更加猛烈。M型红矮星爆发耀斑的时间是随机的,间隔从几小时到几天不等,有时候还可能同一时间爆发多次耀斑活动。耀斑的能量来源在于星球的地磁场、它们的旋转以及其外层湍流运动之间的相互作用。

比邻星通过X光的形式释放出大量耀斑能量。这就意味着,如果有任何其他行星环绕该恒星运动,恐怕在上面是找不到任何生命痕迹了。


不断向我们靠近的邻居们

到目前为止,科学家还未发现比比邻星更近的恒星。事实上,比邻星正不断向太阳靠近,但是它要移动到距离太阳系最近的位置还得再过2.74万年,到时候它距离太阳系就只有2.9光年的距离,半人马座的α星会紧随其后。

不过,未来可能还有别的恒星距离太阳系更近。据预测,有一颗质量只有太阳的一半的、微弱的K型红矮星——GL710将会取代比邻星,成为距太阳系最近的恒星。在150万年后,它很可能会在与太阳系相距1光年甚至更近的地方出现。距离如此之近,就像与太阳系连在一起一样,以至于它会扰乱围绕太阳的奥尔特彗星云,还有可能会把大量彗星送入太阳系。要是到时候,如果人类还没有灭绝,那么他们可得提防着点这些“宇宙炸弹”。

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