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天文学家取得了令人兴奋的突破，发现了四颗围绕我们最近的单恒星邻居巴纳德星运行的亚地球系外行星。研究人员利用双子座北望远镜上的高精度 MAROON-X 仪器，通过径向速度技术确认了这些行星的存在，标志着探测小型行星的里程碑。
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6 H5 s$ j J8 U. h* L' V一个世纪以来，天文学家一直在研究巴纳德星，希望找到围绕它的行星。它于 1916 年由 E.E. 巴纳德在耶基斯天文台首次发现，是距离地球最近的单恒星系统。现在，天文学家发现了四颗围绕该恒星运行的亚地球系外行星。其中一颗行星是使用径向速度技术发现的质量最小的系外行星，这表明在附近恒星周围发现较小行星的新基准。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
4 h. `! O$ ]( Z, I' g( _6 r4 V这些岩石行星是迄今为止发现的最小行星之一，它们对之前经常产生不确定结果的行星搜寻工作提出了挑战。这一发现预示着探索小型系外行星的新时代，它们可能为行星的形成和宜居性提供重要线索。
% [2 o" k& L* h- D2 _* e x/ ]: t, S天文学家发现了四颗围绕巴纳德星运行的近地系外行星，巴纳德星是距离地球最近的单恒星系统。这一发现部分是使用国际双子座天文台的北双子座望远镜进行的。值得注意的是，其中一颗新发现的行星是有史以来使用径向速度技术发现的质量最小的系外行星，为寻找附近恒星周围的较小行星树立了新的标杆。' m) K9 I* x$ U: F0 C7 Q
一个多世纪以来，科学家一直在研究巴纳德星，希望找到行星。1916 年，EE 巴纳德在叶凯士天文台首次发现了巴纳德星，它是距离地球最近的单恒星系统。[1]巴纳德星是一颗红矮星，这是一种低质量恒星，通常拥有包含多颗岩石行星的紧凑行星系统。由于红矮星是宇宙中最常见的恒星类型，了解它们所拥有的行星是开展更广泛天文学研究的关键。% x8 X( a( P6 L) h, i- _0 O! n
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MAROON-X 仪器安装在双子座北望远镜上，该望远镜是国际双子座天文台的一部分，部分资金由美国国家科学基金会资助，由 NSF NOIRLab 运营，它分解来自望远镜的光线，以捕捉有关遥远行星的信息。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. Bean
# ~+ G. N6 b# c [4 \5 |, IMAROON-X：用于寻找系外行星的精密仪器, R* J1 z( v7 x
此次搜寻的一项主要工作由芝加哥大学的雅各布·比恩 (Jacob Bean) 领导。他的团队开发了 MAROON-X，这是一种高灵敏度的仪器，专门用于探测红矮星周围的遥远行星。MAROON-X 安装在双子座北望远镜上，增强了天文台识别小型系外行星的能力。+ @7 E6 Q( S8 P ^
MAROON-X 使用径向速度技术寻找系外行星，该技术可以探测到恒星在其轨道行星的引力作用下产生的微小来回运动。这种运动会导致恒星光波长发生微小变化。MAROON-X 非常精确，可以测量这些细微的变化，以确定影响恒星的行星的数量和质量，从而使天文学家能够以惊人的精度确认它们的存在。
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天文学家发现四颗围绕巴纳德星运行的亚地球系外行星
2 ~5 X$ U: Q/ [4 W5 Z6 b5 `MAROON-X 仪器安装在双子座北望远镜上，该望远镜是国际双子座天文台的一部分，部分资金由美国国家科学基金会资助，由 NSF NOIRLab 运营，它分解来自望远镜的光线，以捕捉有关遥远行星的信息。图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. bean
/ f& m d' s5 m% A/ q确认行星：一项突破性发现2 r1 `/ h h% q: l( b0 j! [' }! L
在对三年间 112 个夜晚采集的数据进行严格校准和分析后，该团队发现了巴纳德星周围存在三颗系外行星的确凿证据，其中两颗之前被归类为候选行星。该团队还将 MAROON-X 的数据与2024 年使用位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜的 ESPRESSO 仪器进行的研究数据相结合，证实了第四颗行星的存在，并将其从候选行星提升为真正的系外行星。
7 T4 d' H- t% ?2 N- p( V. Y“这是一个非常令人兴奋的发现——巴纳德星是我们的宇宙邻居，但我们对它知之甚少，”芝加哥大学博士生、《天体物理学杂志快报》论文第一作者里特维克·巴桑特说。“它标志着上一代新仪器的精度有了突破。”
: D. ~7 ^ D! l1 B7 b1 D9 {) V5 [这一动画展示了巴纳德星行星系统的轨道动态。一个世纪以来，天文学家一直在研究巴纳德星，希望找到它周围的行星。它于 1916 年由 E.E. 巴纳德在叶凯士天文台首次发现，是距离地球最近的单恒星系统。现在，天文学家利用双子座北望远镜（国际双子座天文台的一部分，由美国国家科学基金会部分资助，由 NSF NOIRLab运营）发现了四颗围绕该恒星运行的亚地球系外行星。其中一颗行星是使用径向速度技术发现的质量最小的系外行星，为发现附近恒星周围的较小行星树立了新的标杆。来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor/J. Pollard
1 {) X; T" j5 t. ` e3 i我们对这些岩石世界的了解
8 e& N5 M0 J1 m: t- M新发现的行星很可能是岩石行星，而不是像木星这样的气体行星。然而，由于我们从地球上观察它们的角度，行星不会从恒星前方穿过，而这是确定行星成分的常用方法，因此很难确定这一点。但有了来自其他恒星周围类似行星的信息，该团队将能够更好地估计它们的构成。
8 f* X( ~( e' a% b% W. u8 ^然而，他们能够相当肯定地排除巴纳德星宜居带中存在其他质量与地球相当的系外行星的可能性。宜居带是恒星周围空间中恰好适合让液态水在行星表面存在的区域。% {! [: {) K) l! Y
巴纳德星：行星搜寻中的“大白鲸”: V' u8 Y% ?3 Q7 N; K
巴纳德星被行星搜寻者称为“大白鲸”；在过去的一个世纪里，一些团体曾多次宣布有证据表明巴纳德星周围存在行星，但这些证据随后都被证明是错误的。但这些最新发现比之前的任何结果都更有说服力。9 Z3 c3 S+ }" Q" c/ `% w
“我们在不同的日期、不同的夜晚时间进行了观测。他们在智利，我们在夏威夷。我们的团队根本没有相互协调，”巴桑特说。“这让我们非常有信心，这些数据不是幻影。”
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天文学家发现四颗围绕巴纳德星运行的亚地球系外行星
& |4 O/ X$ h# P3 N6 |; @ J2019 年，科学家 Andreas Seifahrt（左）和 Jacob Bean（右）拆开 MAROON-X 仪器，准备将其安装在双子座北望远镜上，该望远镜是国际双子座天文台的一半，由美国国家科学基金会部分资助，由 NSF NOIRLab 运营。来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. bean2 X8 A. A0 S* z% v
利用新技术揭开迄今为止最小行星的面纱
" V( U, u3 D7 ?3 I这四颗行星的质量仅为地球的 20% 到 30%，距离母星非常近，几天之内就能绕母星一圈。第四颗行星是迄今为止使用径向速度技术发现的质量最小的行星。该团队希望这将开启一个新时代，在宇宙中发现越来越多的亚地球系外行星。4 l5 F" [, n# ~5 s
迄今为止发现的大多数岩石行星都比地球大得多，而且它们在整个银河系中看起来相当相似。然而，有理由认为较小的系外行星的成分差异更大。随着科学家发现更多这样的行星，他们可以开始梳理出更多关于这些行星如何形成以及是什么让它们可能拥有宜居条件的信息。2 _" R3 a+ z3 p, |. _. S4 K z# _
使用 MAROON-X 进行系外行星探索的未来
5 t/ |* K X$ C' L0 f7 C) P( F2 K“美国国家科学基金会正在与天文学界合作，进行一项深入探索宇宙的探险，以发现可能与地球环境相似的行星，”美国国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁·斯蒂尔说。“双子座北站安装的 MAROON-X 发现的行星为这一旅程迈出了重要一步。”7 N1 Y$ G3 x# O; R e
MAROON-X 依旧是 Gemini North 的一台客用仪器。鉴于其出色的性能和在用户群体中的受欢迎程度，它正在被转换为一台永久设施仪器。7 |0 f) b- _+ T9 @/ |! d
“这一结果证明了双子座为其用户社区提供的具有竞争力的先进功能。该天文台正在更新其仪器组合，MAROON-X 是第一批新仪器的一部分，与双子座南站的 GHOST 和双子座北站的 IGRINS-2 一起，”国际双子座天文台开发副主任、论文合著者、MAROON-X 设计和建造团队成员 Andreas Seifahrt 表示。; ^7 j% d7 k' v3 N% z
编译自/ScitechDaily | 
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发表于 2025-3-18 08:46:10