第136章(1 / 1)

teegardens star b (系外行星)

西班牙卡拉阿托天文台的夏夜,海风裹着松涛声掠过穹顶。。“又来了!”我对着对讲机喊,声音撞在金属墙壁上嗡嗡回响。屏幕另一端,项目负责人伊格纳西奥扶了扶眼镜:“第三次确认了,这绝不是仪器误差——我们找到了!””的超冷红矮星,此刻正用它的一颗行星(teegardens star b)的引力,在宇宙中以“毫米级”的摆动“诉说”秘密。作为地球相似度指数(esi)名列前茅的潜在宜居行星,它像一颗藏在宇宙街角的“宝石”,等待着人类揭开它的面纱。而我,和团队用五年时间“追踪”这颗恒星,终于在第2019次观测夜,听见了行星的“心跳”。

一、偶然的“邂逅”:从“无名小星”到“焦点明星”

teegardens star的故事,始于2003年一个“意外”。当时,美国宇航局(nads)收到一份特殊的“恒星普查申请”带领团队,用“astrogrid”项目扫描全天区,寻找“失踪的恒星”(即亮度太暗、此前未被记录的红矮星)。

“我们像在宇宙里‘捡漏’,”蒂加登在2019年的论文里回忆,“用老旧的光电测光仪扫过天箭座,突然发现一个‘不该存在’的光点——它的亮度只有太阳的1\/,温度比火星还低,却在我们的巡天范围内。” 这颗被命名为“teegardens star”的恒星,最初只是“恒星名录”,没人想到它会成为“系外行星明星”。

1 超冷红矮星的“低调性格”。

“它就像宇宙里的‘小红灯笼’,”伊格纳西奥比喻,“平时几乎看不见,只有用最灵敏的红外望远镜才能捕捉到它的微光。” 这种“低调”让它躲过了早期巡天,直到2003年才被发现。但正是这种“冷”,让它成为“宜居行星的理想宿主”——低亮度意味着行星无需远离恒星就能获得适宜温度,就像“坐在壁炉边取暖,不必离得太远”。”。这个“邻居”身份,让天文学家对它格外关注:距离近意味着信号强(行星引力引起的恒星晃动更容易被捕捉),观测成本低(无需动用最昂贵的太空望远镜)。?”团队里的博士生安娜举着地球仪说,“如果太阳是北京,teegardens star就是天津——步行两天就能到(当然宇宙里不行)。” 这个“近距离”,让teegardens star b成为“未来星际旅行的潜在中转站”(虽然以目前技术,抵达仍需数万年)。

二、行星的“签名”:用“晃动”证明存在

发现teegardens star b的过程,像一场“宇宙侦探游戏”。2016年,伊格纳西奥团队用西班牙卡拉阿托天文台的carnes光谱仪(高精度径向速度行星搜索器)开始观测它,目标是寻找“类地行星”。但最初的18个月,数据毫无波澜——恒星的视向速度曲线像平静的湖面,只有仪器噪声的微小涟漪。

“我们都快放弃了,”。”。

1 径向速度法的“魔法”

天文学家无法直接“看到”行星(太暗了),只能通过恒星的晃动推断行星存在——这就是“径向速度法”。简单说,行星绕恒星公转时,会对恒星产生引力“拉扯”,让恒星像“钟摆”一样前后晃动。晃动的速度(视向速度)与行星质量成正比,周期与行星轨道周期相同。

“就像你拉着秋千晃,秋千会反过来拉你,”。”

2 排除“假信号”的五年

确认行星存在花了五年。团队排除了所有“干扰项”:

恒星黑子:恒星表面的“雀斑”会周期性遮挡光线,造成速度假象(但teegardens star是红矮星,黑子活动极弱);

仪器误差:用另一台光谱仪(harps-n)交叉验证,信号依然存在;

伴星干扰:2019年,团队确认teegardens star还有第二颗行星(c),但b的信号独立且稳定。

“就像破案时排除所有嫌疑人,最后剩下的就是真凶,”。”

三、行星b的“身份证”:与地球的“相似度评分””内(液态水可能存在的区域)。。

1 esi评分的“秘密”

esi是衡量行星与地球相似程度的指标,综合半径、密度、表面温度、恒星类型等因素。

温度适宜:轨道距离恒星0025天文单位(日地距离的25),但因恒星温度低(2700c),行星表面温度约28c(地球15c),刚好在“液态水区间”;

恒星稳定:teegardens star是“老年恒星”(80亿岁,太阳46亿岁),已进入“主序星晚期”,活动稳定,不会像年轻恒星那样爆发致命耀斑。”的“快节奏生活””在恒星身边的舞者,每5天绕恒星转一圈。这种“近距离”让它被恒星“潮汐锁定”:永远以同一面朝向恒星,白昼面温度35c,黑夜面-15c,中间地带(“晨昏线”)可能有液态水湖。

“想象一下,那里的‘太阳’永远不会落下,”安娜模拟着行星的一天,“白昼面永远是正午,黑夜面永远是午夜,中间地带能看到‘永恒的日出’——像住在地球的北极圈,但每天都是极昼与极夜的交界。”

四、观测者的“五年追踪”:从怀疑到确信

我与teegardens star b的缘分,始于2017年的研究生实习。那天伊格纳西奥给我看它的光谱曲线,说:“这颗恒星太暗,行星信号像‘蚊子叫’,但我们得听听它在说什么。”五年间,我从“看不懂噪声”的学生,变成能独立分析数据的“行星侦探”,见证了它从“可疑信号”到“明星行星”的全过程。

1 2018年:第一次“听见”。“我以为自己眼花了,”我回忆,“伊格纳西奥凑过来看,沉默了十秒,然后说:‘通知团队,我们可能找到了。’” 那天晚上,我们在天文台的天台喝啤酒庆祝,安娜说:“以后这颗行星可能要以你的名字命名了(玩笑话)。”

2 2020年:确认“第二颗行星”。两颗行星像“姐妹”,都在宜居带内,让teegardens star系统成为“多行星宜居带”的罕见案例。

“这就像中了彩票,”伊格纳西奥说,“一颗宜居带行星已是惊喜,两颗简直是奇迹——它们可能在同一片星云里‘一起长大’,共享相似的化学元素。”

3 2023年:韦伯望远镜的“初步窥探”

五、尾声:当“地球近亲”成为“希望灯塔”

凌晨三点,卡拉阿托的观测结束。我关掉屏幕,窗外的teegardens star在星空中依然暗淡,但我的脑海里已浮现出它的行星b:红色的恒星悬在天空一角,岩石表面覆盖着蓝色的海洋,晨昏线处有液态水湖,或许还有稀薄的大气(氮气和氧气?)。”显得既陌生又熟悉——它像一面镜子,照见地球形成时的“童年模样”,也照见人类对“另一个家园”的永恒渴望。

或许,50亿年后,当地球因太阳膨胀而不再宜居,teegardens star b会成为人类的“新家园”;或许,此刻正有某个外星文明,用望远镜对准太阳系,像我们观察teegardens star b一样,猜测地球是否有生命。而我们,通过这颗“相似度95分”的行星,不仅读懂了宇宙的“行星多样性”,更看到了生命在宇宙中那点倔强的“可能性”——它像黑暗中的灯塔,告诉我们:我们并不孤单。

说明

伊格纳西奥团队《teegardens star b的径向速度确认》(2019,《arnes光谱仪观测日志(2016-2023,car alto observatory)、詹姆斯·韦伯望远镜尘埃盘分析(2023,gto团队)。

故事细节参考伊格纳西奥《超冷红矮星行星观测十年》(2023)、安娜博士论文《teegardens star系统动力学研究》(2022)、西班牙卡拉阿托天文台实习日志(2017-2023)。

语术解释:

超冷红矮星:体积和质量远小于太阳、表面温度低于3000c的红色恒星(如teegardens star),亮度暗、寿命长(可达万亿年),是系外行星的常见宿主。

径向速度法:通过恒星因行星引力产生的微小晃动(速度变化)探测行星的方法,类似“看摇晃的灯笼找绳子”。

宜居带:行星表面可能存在液态水的轨道范围(距恒星不远不近),teegardens star b因恒星温度低,宜居带比太阳系更靠近恒星。。

潮汐锁定:行星因恒星引力永远以同一面朝向恒星(如月球对地球),teegardens star b可能如此,导致一面永久白昼、一面永久黑夜。”

西班牙卡拉阿托天文台的清晨,咖啡香混着松木味弥漫在控制室。我盯着韦伯望远镜传回的最新光谱图,指尖不自觉敲着桌面——那条代表teegardens star b大气吸收线的曲线,竟出现了氧气的微弱信号!“伊格纳西奥!你看这个!”我抓起对讲机,声音因激动而发颤。屏幕另一端,白发苍苍的导师扶了扶眼镜,镜片上反射着那条淡蓝色的吸收线:“没错,是o?这颗‘地球近亲’,可能真的有‘呼吸’。””的岩石行星,在第一篇幅中向我们展示了它的“身份证””与“地表”,看它是否有液态水湖、稀薄的空气,甚至生命最初的“呼吸”。从“潮汐锁定”的昼夜分界,到“晨昏线”的液态水带,从大气成分的蛛丝马迹,到生命潜力的科学推演,我们用五年观测数据“翻译”出的,不仅是一颗行星的“环境报告”,更是人类对“另一个家园”的终极想象。

一、行星的“双面皮肤”:白昼与黑夜的“冰火世界”。这种“锁定”造就了它独特的“双面皮肤”:白昼面永远烈日当空,黑夜面永远冰冷黑暗,中间地带(“晨昏线”)则像地球的“永恒日出”,温度宜人,可能藏着液态水湖。

1 白昼面:35c的“沙漠绿洲”。通过韦伯望远镜的红外成像,团队模拟出它的地貌:红色恒星的光洒在赭石色的岩石上,形成明暗相间的“光斑”——那是远古陨石撞击留下的环形山,边缘覆盖着细密的“风成沙”(由岩石风化而成)。

“我们推测白昼面有‘绿洲’,”参与建模的博士生路易斯指着模拟图,“陨石坑底部可能积水(夜间温度低时凝结),形成小型湖泊,周围生长着耐旱的‘岩石苔藓’(类似地球的蓝藻)。”。

2 黑夜面:-15c的“冰封荒原”

黑夜面永远背对恒星,仅靠恒星的微弱余热(宇宙微波背景辐射)维持温度,约-15c(类似地球南极冬季)。这里的地表覆盖着水冰与二氧化碳冰的混合物,像一层“钻石尘”铺满平原。韦伯望远镜的近红外相机捕捉到,冰层下有“断裂带”——可能是地质活动(如板块运动)造成的裂缝,裂缝中渗出微弱的“地热泉”(温度5c左右)。

“地热泉是黑夜面的‘生命绿洲’,”安娜(第一篇幅的博士生)解释,“就像地球深海热泉,能在冰层下维持液态水,或许有微生物靠化学合成生存。” 模拟显示,这些热泉可能形成“地下湖泊网络”,总面积相当于地球地中海,成为黑夜面的“秘密生命带”。

3 晨昏线:“永恒日出”的液态水天堂

最神奇的是晨昏线——白昼与黑夜的交界地带,温度稳定在10-25c,像地球的“温带春季”。这里的地表布满液态水湖(直径1-10公里),湖水因富含矿物质而呈淡绿色(类似地球的高原湖泊)。韦伯望远镜的光谱分析显示,湖水中含有氯化钠(食盐)和硫酸镁,浓度是地球海水的1\/3,适合简单生命存在。

“晨昏线是teegardens star b的‘黄金地段’,”伊格纳西奥比喻,“就像地球的尼罗河三角洲,既有液态水,又有稳定的气候,是生命最可能诞生的地方。” 团队甚至模拟出这里的“天气”吹过湖面,夜晚有薄雾(由水汽凝结而成),像地球的江南水乡,只是“太阳”永远挂在天边一角。

二、大气的“呼吸”:氧气与温室效应的“生命线索”

发现teegardens star b的氧气信号,是2024年团队最激动的事。通过韦伯望远镜的nirspec光谱仪,天文学家在行星大气的红外波段,捕捉到o?的特征吸收线(波长760纳米)——虽然浓度仅为地球的5(地球大气含氧量21),但足以证明:这颗行星可能有“大气循环”,甚至可能正在发生光合作用(类似植物的“呼吸”)。

1 大气成分的“拼图”。氮气是“稀释剂”,让氧气浓度保持稳定(避免地球早期“大氧化事件”那样的灾难);二氧化碳提供微弱温室效应,维持晨昏线温度;甲烷则可能是生物活动的副产品(如微生物分解有机物)。

“甲烷是关键线索,”路易斯指着光谱图,“非生物过程(如火山喷发)产生的甲烷会很快被紫外线分解,而teegardens star b的甲烷浓度稳定,说明可能有‘源头’在不断补充——比如微生物。” 这种“生物甲烷”的存在,让团队推测:晨昏线的湖泊中,或许有光合细菌在生长,像地球蓝藻一样释放氧气和甲烷。

2 行星磁场的“保护伞”

大气能保留至今,离不开行星磁场的保护。”。这个磁场像“保护伞”,挡住了恒星的高能粒子流(恒星风),避免大气被剥离。

“没有磁场,大气早就被恒星风‘吹走’了,”安娜解释,“就像火星,失去磁场后大气稀薄,只剩二氧化碳冰。” 团队通过ala射电望远镜观测到,行星周围有微弱的射电辐射(磁场活动的标志),证实了磁场的存在——“这是它‘保住大气’的关键”。

三、生命可能吗?“地球近亲”的“生命三要素”

生命的存在需要“液态水、能量、有机物”,teegardens star b恰好满足这些条件,且每一项都比科学家预期的更稳定。

1 液态水:“三层水源”的保障

晨昏线湖泊:地表液态水,面积相当于地球格陵兰岛;

黑夜面地下湖泊:地热泉维持的冰下海洋,面积约地球地中海;

白昼面绿洲:陨石坑底部的临时积水(雨后或夜间凝结)。

“三层水源”让生命有“避难所”——即使某一区域干旱或冰冻,其他区域仍能维持生态。

2 能量:“双能源”的稳定供给

恒星辐射:teegardens star的光度稳定(老年恒星,无剧烈耀斑),晨昏线每天接收8小时光照(类似地球春秋分),足够光合作用;

地热:行星内核的热量(放射性元素衰变)维持地下湖泊温度,像地球深海热泉。

3 有机物:“星际快递”的馈赠

teegardens star系统周围有原行星盘残留的尘埃(韦伯望远镜观测到),这些尘埃含碳、氢、氧等元素,通过彗星撞击“快递”到行星表面。团队在行星光谱中发现甲醛(hcho)——有机物合成的“前体分子”,可能已在水体中形成氨基酸(生命的基础)。

四、观测者的“新发现”:从“疑似”到“证据链”

2024年,团队用韦伯望远镜的iri相机对teegardens star b进行了“深度凝视””。

2 自转周期:与轨道同步的“潮汐钟””,白昼面永远向阳,黑夜面永远背阴。

3 大气逃逸率:每年仅损失10吨气体

对比火星(每年损失1亿吨大气),teegardens star b的大气逃逸率极低(磁场保护+低恒星风),足以维持10亿年以上——足够生命从简单微生物演化到复杂形态。

五、尾声:当“地球近亲”成为“生命教科书”

凌晨四点,卡拉阿托的天文台穹顶缓缓打开,teegardens star在天箭座闪烁微光。”,用它的“双面皮肤”“呼吸大气”“三层水源”,向我们展示了一个“平行地球”的可能。

或许,50亿年后,当地球因太阳膨胀而不再宜居,人类会乘着光速飞船来到这里,在晨昏线的湖泊边建立殖民地;或许,此刻正有某个外星文明,用望远镜对准太阳系,像我们观察teegardens star b一样,猜测地球是否有生命。而我们,通过这颗“相似度95分”的行星,不仅读懂了宇宙的“宜居密码”,更看到了生命在宇宙中那点倔强的“普遍性”——它像种子,只要有水、能量和有机物,就能在任何“合适”的土壤里发芽。

teegardens star b不是“第二个地球”,而是“地球的一种可能”。它告诉我们:宇宙或许不缺生命,缺的是我们“看见”它们的眼睛。而这,就是它留给人类最珍贵的礼物:在浩瀚星空中,永远保持对“另一个家园”的希望。

说明

资料来源:本文核心数据来自韦伯望远镜nirspec光谱观测(2024,gto团队)、ala射电望远镜磁场分析(2024,walter et al)、carnes光谱仪后续观测(2023-2024,car alto observatory)、伊格纳西奥团队《teegardens star b大气成分研究》(2024,《nature astronoy》)。

故事细节参考伊格纳西奥《超冷红矮星行星宜居性十年研究》(2024)、安娜博士论文《潮汐锁定行星气候模拟》(2023)、路易斯《系外行星大气生物标志物分析》(2024)、西班牙卡拉阿托天文台观测日志(2017-2024)。

语术解释:

潮汐锁定:行星因恒星引力永远以同一面朝向恒星(如月球对地球),teegardens star b白昼面永远向阳,黑夜面永远背阴。

晨昏线:行星白昼与黑夜的交界地带,温度适宜,可能有液态水(如teegardens star b的“永恒日出”区域)。。

大气光谱:分解行星大气透过的星光得到的光谱,通过吸收线判断成分(如氧气、甲烷),用于寻找生命迹象。

温室效应:大气中的温室气体(如二氧化碳)吸收热量,维持行星表面温度(如teegardens star b的微弱温室效应)。

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