比邻星b

太阳系外行星

比邻星b（英语：Proxima Centauri b或Proxima b）是一颗太阳系外行星，位于南门二系统中的红矮星比邻星宜居带内。该行星距离地球约4.2光年，在天球上位于半人马座。比邻星b是已知距离太阳系最近的系外行星，也是已知距离最近的处于宜居带内的系外行星。该行星由径向速度法发现。根据观测资料，该行星相对于地球的运动速度大约为时速5千米。

发现

英国赫特福德大学的天文学家米科·图米从存档中比邻星的径向运动资料中首次注意到比邻星b的蛛丝马迹。为了确认比邻星旁这颗行星的存在，欧洲南方天文台于2016年1月启动“黯淡红点”（Pale Red Dot）计划。2016年4月24日，比邻星b的存在由伦敦玛丽王后大学天文学家古勒姆·安格拉达-伊斯库德带领的欧洲南方天文台团队确认。这项发现发表于《自然》期刊。相关的观测是由两组摄谱仪完成，分别是拉西拉天文台ESO 3.6米望远镜的高精度径向速度行星搜索器（HARPS）和甚大望远镜的紫外线与可见光阶梯光栅摄谱仪（Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph，UVES）。这些资料最早在2013年就显示比邻星旁有行星存在。天文学家将母恒星径向速度峰值与行星轨道周期变化的观测资料相结合，得以计算行星的质量下限。这项发现统计学上的假阳性几率小于千万分之一。

德国《明镜》周刊于2016年8月12日出版的文章就泄露了欧洲南方天文台的这项发现，并且相关传闻迅速传播。欧洲南方天文台否认其与泄漏有关，并且在同年8月24日正式发表论文，宣布确认了行星的发现，但对之前“泄露”事件的相关信息一概拒绝提供更进一步的消息与评论。

行星特征

比邻星b是类地行星，质量下限是1.27 M⊕。实际质量则因为轨道倾角不明而无从得知，但低于3倍地球质量的几率是90%。假设它是由岩石组成并且密度与地球相当的话，它的半径至少是1.1 R⊕；如密度较低或真实质量大于质量下限，半径将会更大。比邻星b的表面温度估计为234 K（−39 °C）。

比邻星b的轨道周期11.86日，轨道半长轴约为0.05天文单位，即地球轨道半长轴的5%。相较之下，太阳系内距离太阳最近的行星水星的轨道半长轴为0.39天文单位。比邻星b从母恒星接收到的辐射量是地球从太阳接收辐射量的65%，但是比邻星b接受的X射线辐射量约是地球的400倍。

适居性

比邻星b的位置在母恒星比邻星的适居带内。如果行星的大气层条件与组成成分合适，就可以让行星表面有液态水存在。比邻星是质量只有太阳约十分之一的红矮星，因此它的寿命可以达到3万亿至4万亿年，是太阳预估寿命极限（100亿年）的300到400倍。但并不知道比邻星b有多宜居。

比邻星b距离母恒星够近，因此可能被潮汐锁定，即行星的公转周期和自转周期互相同步的现象。如果该行星的轨道离心率为0，则会出现同步自转，比邻星b的一面会一直对着母恒星，而另一面则一直处于黑暗之中，而在这两个极端之间，晨昏圈可能是宜居地区，那里的温度可能在273 K（0 °C）左右，适合液态水的存在。不过比邻星b的轨道离心率并未确定，只是知道它小于0.35，但有可能足以产生像水星那样3:2的轨道共振。欧洲南方天文台预测说，如果这样的话，比邻星b上的气候环境会更加温和，平均温度接近地球。另外，如果该行星的大气层足够浓厚，面向恒星一面的热量就能传导到背离恒星的一面，行星表面适居的部分就会更大。

研究推测

由于比邻星（Proxima）是我们的隔壁邻居，距离我们仅4.22光年，所以这项发现引起了格外的关注。这颗行星被命名为比邻星b（Proxima b），距离比邻星只有700万公里（0.047天文单位），绕行一周只需要11.2天。尽管这个距离我们的水星到太阳的距离还要近得多得多（只有后者的12%），但由于比邻星本身是颗红矮星，质量为太阳的0.123倍，光度仅为太阳的1.55‰，表面温度2800K，这使得行星比邻星b仍然处于比邻星的“宜居带”，拥有允许液态水存在的适宜温度。然而这个距离上会遭受来自恒星非常强烈的紫外线和X射线的照射(因为红矮星有时会出现巨大的耀斑)，相比于地球空间环境可能更为恶劣。

比邻星是南门二（半人马座α）三星系统中的一颗恒星，相较于南门二双星来说更靠近地球，因此被冠以“比邻星”之名。虽然南门二是全天第四亮的恒星（-0.3等），但比邻星的视星等却只有11等，太暗太暗了，不仅无法用肉眼看到，连地面望远镜观测它也不太容易。欧南台位于智利拉西拉天文台（La Silla）3.6米口径的HARPS光谱仪对比邻星进行了非常细致的观测。在行星围绕恒星运转时，行星的引力作用会令恒星的视向速度（即朝向和远离地球方向的速度）产生微小的变化，这些变化会反映在恒星光谱中的吸收线上，呈现非常小的多普勒效应。HARPS就是这样一台特别设计的极为精密的仪器，能够探测到小于每秒1米的多普勒位移。想象一下，一个极为暗弱的红色光点在很小的范围内前后摆动，虽然眼睛看不出，但在光谱仪面前，行星却露出了马脚。

可以这么说，在满天无数恒星中，比邻星永远是我们最关注的焦点之一，因为它是我们太阳系不折不扣的邻居，所谓“远亲不如近邻”嘛。事实上关于比邻星（包括南门二系统）周围行星的探测就没停过。2013年欧南台以及美国部分设备就已经有所发现，但并未得到具有说服力的结果。就说今年1月中旬到4月期间，相关的观测数据也都是公开的，只不过才最终完成了论文，向公众正式宣布。

最新的数据是由叫做“黯淡红点”计划（Pale Red Dot）的项目取得的，结合早期的欧南台及其他天文台的观测资料才终于发现这样一个令人兴奋的明确结果。探测发现，比邻星有时候会以5km/h的速度（相当于正常人的步行速度）靠近地球，有时候又以相同速度远离地球。如此微小的变化恰恰就在HARPS的探测范围内，天文学家由此可以推算出径向速度的重复周期为11.2天。再做进一步分析推算出造成这种结果的原因可能就是存在着一颗约为1.27倍地球质量的行星。

研究人员古伊勒姆·安格拉达-埃斯库德（Guillem Anglada-Escudé）谈到这个话题时依然难掩兴奋，他说仔细核对了“黯淡红点”计划60个晚上的数据，前10个的时候“看着还行”，检查到前20个晚上认为“值得期待”，等到检查了30个晚上的时候可以说“相当明确”了，当即决定起草论文。当然，研究团队也十分谨慎，利用其它设备仔细排除其它的可能，因为红矮星相较于太阳而言本身质量很小光度也很弱，会表现出类似行星的举动。

研究团队发表了两篇论文讨论了比邻星b的宜居性及其气候。他们发现这颗星球上在一定条件下存在液态水的可能性不能排除，他们认为在阳光最充足的地区，液态水或许能存在于地表，比方说同步自转（像月亮那样）情况下朝着恒星的半球，或者是3:2共振模式（像水星那样）中所谓的热带地区。总之比邻星b的自转比较特别，再加上受到恒星的辐射，以及行星形成的历史，令比邻星b的气候与地球风格迥异，简单说，它上面是没有季节的。

平心而论，发现系外行星如今已经不是什么新闻了，但是发现红矮星边的类地行星还是会让人兴奋一下，而在距离我们那么近的地方有一颗和地球差不多大小的星球，我们的小心脏难免会加速跳动。“海内存知己，天涯若比邻。”地球人寻找知音的渴望或许也是与生俱来的。不管怎样，这项发现一定会掀起全球范围更为广泛的研究，包括现有的设备以及未来的巨型光学望远镜，必将继续把比邻星和南门二系统列为必选科目。就像我们提到的，霍金的“突破摄星”计划也是瞄准比邻星的。如果疯狂的想法真能实现的话，或许在未来一两百年里，甚至在我们有生之年就能看到4.22光年外，离地球最近的一颗系外行星长什么样了。