科学家如何在太阳附近的恒星周围发现潜在的新行星

 
大多数系外行星，除了太阳以外还绕着恒星运行的物体，都离我们太远了，无法向我们发送探测器。因此，难怪几年前在太阳附近的恒星Proxima Centauri周围发现了一个可能的宜居行星，这引起了极大的兴奋。现在我们发现了我们认为是这颗恒星周围的第二颗行星。
我们发表在《科学进展》上的研究表明，这颗行星的质量可能约为海王星行星的一半。它被称为Proxima Centauri c(简称Proxima c)，其轨道大约是地球绕太阳公转的轨道的1.5倍。
Proxima Centauri恒星是Centaurus星座三重系统中最小的恒星。由于它是离我们太阳最近的恒星，因此通常称为Proxima。直到1915年，苏格兰天文学家罗伯特·英尼斯(Robert Innes)才发现了它，因为它太微弱，无法用肉眼看到。与大多数恒星一样，Proxima Centauri是一个很酷的小天体，被称为“红矮星”。它的质量约为太阳的八倍，温度约为其一半。
先前发现的Proxima b行星(很可能是一颗岩石行星)在其宜居区域内绕恒星运行。但是，Proxima c的轨道离其凉爽的恒星相对较远，因此不太适合居住。如果没有大气，则很可能温度低于-200°C。
Proxima b是通过分析恒星的光谱而发现的-通过波长分解的光可以提供“指纹”，以显示物体的构成。这种星光的微小变化可以用来计算出响应于轨道上的行星引力而产生的微小运动。这称为径向速度技术。第一个信号微弱。但是进行了进一步的观测，并对现有观测进行了重新分析，以验证行星的存在。
检测和了解系外行星的历史已由多种技术推动。 1992年，从无线电脉冲星(巨星坍缩的核心)的无线电观测中首次发现了系外行星。
1995年，使用径向速度技术宣布一颗围绕太阳之星51培加西的行星公转后，工作量大大增加。该发现随后被授予2019年诺贝尔物理学奖的一部分。然而，一直存在的担忧是，明显的行星信号可能是由恒星活动引起的。直到2000年以后，并且通过各种技术发现系外行星，系外行星的存在才被广泛接受。
新发现
我们对新行星Proxima c的检测使用了与诺贝尔奖获得者相同的径向速度技术，但在400倍的时间范围内，信号强度却减弱了40倍。这使它成为一个非常具有挑战性的发现。就像我们的太阳一样，Proxima的斑点是由强烈的磁性活动区域引起的，这些区域不断进出视野，并在各种时间尺度上发生强度变化。搜索任何行星信号时都需要考虑这些特征。
太阳的斑点可能是由等离子的堆积造成的，大约每11年会导致磁场翻转。对于太阳来说，这个时间尺度是相当一致的，但是黑子的数量仍然非常难以预测。与一直被仔细监测了数百年的太阳不同，我们对半人马座Proxima的了解要少得多，因此，其恒星的活动周期可以模仿行星信号似乎是合理的。但是，进一步的观察可以加强其存在的证据。
验证其存在的理想方法是使用直接图像。但是，对于系外行星来说，这非常困难，因为它们通常离恒星太近，以至于用当前技术无法从地球上看到它们-它们淹没在恒星的光中。但是Proxima是一颗凉爽，暗淡的恒星，这使得恒星与其行星之间的对比变得更加容易。而且，Proxima c的距离和轨道意味着您应该能够使用地球上的大型望远镜在天空中看到它们。
Proxima c报告的信号是在智利的La Silla天文台发现的，这是一台直径3.6m的光学望远镜。目前正在附近一座山上建造的超大型望远镜的直径将为39m，可能会用其许多仪器探测到Proxima c。
我们可以去那里吗?
与在更远的恒星周围发现的其他行星相比，Proxima c是进行后续研究的理想行星。要确认其存在并表征其特性，将需要最先进的技术。就是说，Proxima c应该提供一个基准示例，说明我们太阳系中行星的真正相似或不同。
由于Proxima是离我们太阳最近的恒星，因此人们可能会认为，仅到那里旅行会更容易。 然而，在4.2光年，它对人类来说仍然遥遥无期。 如果地球与太阳之间的距离为1厘米，则Proxima距离11公里。 也就是说，一个名为Breakthrough Starshot的令人兴奋的项目正在计划将微芯片星舰发送到包括Proxima的三星级系统。 这样的微星飞船可能会被激光推动并从现在起数十年内到达系统。
最终，从最接近的恒星中发现了多个信号，这表明行星比恒星更普遍。 Proxima是了解最近系外行星并开发新技术以更好地了解我们所生活的宇宙的绝佳场所。