在距离太阳最近的类日恒星处,可能存在一颗宜居星球。
在半人马座三星系统所处的复杂空间中,詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)刚刚发现有一颗巨大的系外行星围绕着半人马座A运行,半人马座A是三颗恒星中最类似太阳的。
此外,该系外行星位于该恒星的宜居带内,即与恒星距离恰到好处,能够让液态水汇聚。
但不止如此。这颗暂被称为半人马座Ab的潜在星球,是通过直接成像发现的,这可能是系外行星科学领域的重大突破。
“如果得到证实,在韦布望远镜拍摄的半人马座A图像中看到的这颗潜在行星,将为系外行星成像研究树立新的里程碑。” 加州理工学院的天体物理学家阿尼克特·桑吉表示。
“在所有直接成像的行星中,这将是目前为止观测到的距离其恒星最近的行星。它在温度和年龄方面,与我们太阳系中的巨行星最为相似,且距离我们的家园地球最近。”
半人马座系统距离我们仅4光年,是一个三星系统,由半人马座A和半人马座B这对双星组成,更远的地方还有红矮星比邻星绕转。
该系统中已发现其他系外行星。有三颗围绕比邻星运行,其中一颗位于该恒星的宜居带内。但红矮星周围的环境往往较为恶劣,可能不如类日恒星周围环境适宜。
探测中央双星周围的行星更为困难。
“由于这个系统距离我们如此之近,任何发现的系外行星,都将为我们提供绝佳机会,去收集太阳系以外行星系统的数据。” 加州理工学院美国国家航空航天局系外行星科学研究所所长、天文学家查尔斯·贝希曼表示。
“然而,即便使用世界上最强大的空间望远镜,进行这些观测仍极具挑战性,因为这些恒星非常明亮、距离近,且在天空中移动速度很快。”
截至目前,半人马座B周围尚未发现已知行星。不过,在三颗恒星中最亮且与太阳同属G型的半人马座A周围,已发现一些疑似行星的迹象。
2021年,亚利桑那大学的凯文·瓦格纳带领的一组天文学家宣布,通过直接成像初步探测到半人马座A宜居带内有一颗系外行星。
大多数系外行星是通过间接方法发现的,例如观察恒星光线因系外行星遮挡而出现的周期性变暗,或与系外行星引力效应相关的恒星光线变化。
桑吉、贝希曼及其同事利用JWST寻找这颗行星的更多证据,于2024年8月进行首次观测,使用日冕仪遮挡半人马座A的光线。在减去半人马座B的光线后,结果显示在距离半人马座A约为日地距离两倍处,有一个微弱的点光源。
但在2025年2月和4月进行的后续观测中,并未发现该天体。
“我们遇到了一颗消失的行星!” 桑吉解释道。“为解开这个谜团,我们使用计算机模型模拟了数百万种潜在轨道,纳入了我们观测到行星和未观测到行星时所获得的信息。”
这些模拟也包括瓦格纳团队的观测结果。在大约一半的模拟中,系外行星距离恒星太近而无法被探测到,其存在被强光掩盖,这为半人马座Ab的存在提供了支持。
研究人员确定,这颗行星半径约为1到1.1倍木星半径,质量在90到150倍地球质量之间,与土星95倍地球质量相当,运行轨道距离约为日地距离的两倍,正好处于宜居带内。
这组特征表明,该行星很可能是一颗气态巨行星,这使其潜在宜居性存疑。然而,太阳系中的气态巨行星有许多卫星,这些卫星可能具备宜居条件,所以这颗系外行星的性质并不能排除半人马座A周围存在生命的可能性。
不过,要确认半人马座Ab的存在,还需要做更多工作,并弄清楚它在半人马座系统复杂的引力环境中是如何形成的。
“它在两颗距离很近的恒星组成的系统中存在,这将挑战我们对行星在混沌环境中如何形成、生存和演化的认知。” 桑吉说。