2022年05月24日 08:00
【科學快訊】
撰文 | 喬納森·奧卡拉漢（Jonathan O‘Callaghan）
翻譯 | 趙劍琳
在離我們最近的恒星系統半人馬座α星（Alpha Centauri，也就是科幻小說《三體》中三體文明所在的恒星系統）中，是否存在宜居行星？多年來，科學家們一直在努力尋找答案。他們試圖透過該系統的兩顆類太陽恒星——半人馬座α星A和B的炫光，尋找繞行行星的跡象。而該系統的第三顆較小的恒星——比鄰星，已知至少擁有一顆行星。
尋找半人馬座α星中的行星可能會帶來巨大的科學回報。這幾顆恒星離我們只有4光年多一點，在宇宙中只是一步之遙，幾乎就在我們家門口。這個恒星系統中任何行星都可能成為未來研究的重點目標，而其中可能存在生命的類地行星更是重中之重。現在，一些科學家計劃推動一項前所未有的探索計劃——使用私人投資建造的望遠鏡來增進我們對半人馬座α星的認識。「這對我們來說是獨一無二的機會，可以揭示在這個天體系統中是否存在宜居行星。」望遠鏡團隊成員，來自美國亞利桑那大學的奧利維耶·居永（Olivier Guyon）說，「此前沒有人進行過類似的嘗試。」
2021年11月16日，望遠鏡團隊宣布已從澳大利亞政府獲得了超過50萬美元的資金，用來繼續開發相對低成本的望遠鏡Toliman。項目的領導者是悉尼大學的彼得·塔特希爾（Peter Tuthill），他和同事在幾年前首次提出了Toliman的設計概念。這種小型望遠鏡只有鞋盒大小，是為尋找半人馬座α星中的行星，尤其是宜居帶中的行星而特別設計的，它將以一種其他望遠鏡無法做到的方式進行搜索。按照計劃，團隊將在2023年之前完成望遠鏡的建造並將其發射至地球軌道，准備開展在太空的搜索任務。
Toliman望遠鏡主要利用半人馬座α星A和B的雙星性質來探測它們宜居帶中的行星，這兩顆恒星之間的距離略大於天王星到太陽的距離。望遠鏡將使用一種名為「衍射光瞳」（diffractive pupil）的技術。塔特希爾說，這是一種借助了某些光學技巧的革新性方法。這個12厘米寬的望遠鏡不直接拍攝高分辨率的恒星圖像，而是將來自恒星的光分散成數千個像素，生成一個複雜的圖案，從中可以看到代表每顆恒星所在空間位置的「光子指紋」。科學家們希望，能從這些數據中發現恒星位置由行星引力引起的微小變化。相較於單獨的一顆恒星，兩顆恒星的存在會使得這項名為「天體測量」的任務更容易實施，因為兩顆恒星之間的距離可以被更准確地測量出來。「半人馬座α星非常適合用這項技術探測，」塔特希爾說，「它是這項任務的完美目標。」
利用Toliman兩年內的天體測量數據，研究人員應該就能確認半人馬座α星A或B的宜居帶內是否存在行星。通過評估新發現的行星對恒星的引力強度，天文學家還能精確地測量出它們的質量，這是天體測量技術最大的優勢。
Toliman任務預示著系外行星研究會發生一些有趣的變化。其一是，科學家不再僅僅依賴航天局和其他政府機構的支持，而是利用私人資金來推動無法保證成功的太空科學研究。「像這樣高風險的任務很難得到公共基金機構的資助，因為在半人馬座α星系統中也可能沒有行星。」居永說。但此類任務的潛在回報也是巨大的，「一旦我們有所發現，在離我們最近的恒星系統中找到了一顆潛在的宜居行星，就將徹底改變各大機構的研究計劃。」
塔特希爾指出，在探測半人馬座α星之後，Toliman望遠鏡還可以用來探測附近的其他雙星系統，例如距離我們約11光年的天鵝座61（61 Cygni）。但這些恒星系統都不夠近，無法進行足夠精確的測量，因此科學家只能對質量更大、不那麼宜居的行星進行探測。塔特希爾希望，在探測其他恒星周圍的行星時，能夠找到質量比地球大一些的，或類似海王星的目標。
