鄭永春（美國天文學會卡爾·薩根獎獲得者、中國科學院國家天文臺行星科學家）

TRAPPIST-1：系外行星又有新發(fā)現(xiàn)

鄭永春（美國天文學會卡爾·薩根獎獲得者、中國科學院國家天文臺行星科學家）

2017年2月22日，新年伊始，美國國家航空航天局就召開發(fā)布會，爆出重大新聞：一個國際天文研究小組借助斯皮策太空望遠鏡及地面觀測，發(fā)現(xiàn)了7顆圍繞矮星TRAPPIST-1運轉的行星，其中3顆已確定位于宜居帶，可能含有液態(tài)水。這一酷似太陽系的行星系統(tǒng)堪稱迄今尋找外星生命的最佳地點。

其實，早在1855年就有天文學家宣稱發(fā)現(xiàn)了系外行星，但直到20世紀90年代，人們對行星的認識還僅局限在太陽系內(nèi)。1992年，人類才首次發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量與地球相近的天體環(huán)繞著脈沖星PSR B1257+12。1995年，天文學家用視向速度法發(fā)現(xiàn)了圍繞主序恒星的第一顆系外行星51 Peg b。搜尋系外行星迅速成為當今科學研究的前沿熱點。特別是近幾年，系外行星觀測取得了重要進展。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)并確認了超過3 500顆系外行星。

此前發(fā)現(xiàn)的系外行星大多在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)1～2顆行星，而且主要是體積較大的類木行星。這次在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)了多達7顆類似地球大小的行星，實屬罕見。TRAPPIST-1行星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，真是應了“一根藤上七個瓜”的那首歌，也許可以戲稱它們?yōu)椤昂J娃”行星系統(tǒng)。由于太陽系位于宜居帶的行星只有地球和火星，而在這個行星系統(tǒng)中至少有3顆行星位于宜居帶，說明太陽系外的宜居行星可能比之前預計的多。這一發(fā)現(xiàn)增加了尋找外星生命的機會。

TRAPPIST-1周圍位于宜居帶的3顆行星是否適合生命生存還需要進一步研究，因為其主星不是像太陽一樣的恒星，而是一顆矮星。一般認為，這類恒星的輻射較強，其宜居帶又靠近主星，并不適合生命繁衍。

與哈勃太空望遠鏡主要用來拍攝星空圖片不同，開普勒望遠鏡是世界上第一顆探測系外行星的太空望遠鏡，通過觀測行星穿越恒星的“凌日”現(xiàn)象搜尋系外行星。由于控制望遠鏡指向的反應輪故障，開普勒望遠鏡已于2013年8月19日宣布終止尋找系外行星的任務。按目前通行的視向速度方法或凌星法等探測技術，尋找類太陽恒星周圍的宜居行星還非常困難，既要有非常高的測光精度，又要長時間連續(xù)觀測。

中國在系外行星研究方面也有進展。2016年中國利用南極一個50厘米望遠鏡（AST3）首次批量發(fā)現(xiàn)了系外行星候選體。正在建設中的西藏阿里天文臺也將于今年夏天初步建成一個中小望遠鏡陣列，相信很快可以在國際系外行星搜尋的競爭中取得一席之地。作為我國重大科技基礎設施之一的郭守敬望遠鏡（LAMOST）采用獨特的創(chuàng)新設計，能在大視場中同時觀測數(shù)千天體的光譜，是目前世界上光譜獲取能力最高的望遠鏡。近年來，LAMOST在開普勒望遠鏡的觀測天區(qū)內(nèi)得到了數(shù)萬條光譜，其中包括數(shù)百個行星的宿主恒星。中國天文學家利用這些數(shù)據(jù)揭開了太陽系外行星軌道偏心率的謎底。

2016年8月，科學家在離地球最近的太陽系外恒星——比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆行星比鄰星b，這一發(fā)現(xiàn)為造訪半人馬座阿爾法星系統(tǒng)的“突破攝星”計劃找到了更加精準的目的地?！妒澜缈茖W》選自Nature的報道“突破攝星計劃：走出太陽系”披露了其中的一些細節(jié)，涉及航天器、發(fā)射、星際飛行以及通信等方面的挑戰(zhàn)，抵達比鄰星b的任務將逐步分解并開始實施，這個看似“狂熱”的計劃已經(jīng)初具雛形。對未知世界的探索總是處在人類創(chuàng)新的前沿，發(fā)現(xiàn)系外行星將是人類向外太空進軍的一個起點，未來值得我們期待。