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科学|天文学家用新方法在半人马座上寻找行星



科学|天文学家用新方法在半人马座上寻找行星
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艺术家对一颗假想的行星的印象 ， 这颗恒星是Alpha Centauri B星 ， 它是距离地球最近的三星系
距离地球4.37光年的半人马座阿尔法是离我们最近的恒星系统 。 几代的科学家都在思考是否会有像我们自己的太阳系那样的行星系统 ， 生命是否可能存在那些系统中 。 不幸的是 ， 最近在这颗恒星系统中寻找行星的努力已经失败 ， 之前检测的行星的结果可能是数据中的错误 。
为了应对这些失败 ， 几个更雄心勃勃的项目正在开发 ， 以寻找Alpha Centauri周围的系外行星 。 这些包括直接成像太空望远镜 ， 以及被称为突破摄星的星际任务 。 但根据耶鲁大学研究人员的一项新研究 ， 现有的数据可以用来确定这个系统（甚至是哪种）存在行星的概率 。
最近详细研究发表在“天文学报 ” 中 ， 以 “ 半人马座系统中的行星可探测性 ”为题 。 这项研究是由耶鲁大学的研究生赵丽莉和美国国家科学基金会（NSF）的研究员领导的 。

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【科学|天文学家用新方法在半人马座上寻找行星】

艺术家对阿尔法半人马星球上行星表面看起来像是什么样子的印象
为了他们的研究 ， 赵丽莉和她的团队考虑了为什么在我们自己最近的恒星系统内定位行星的努力失败了 。 如果从统计学的角度来看 ， Alpha Centauri自己很可能拥有一个系统 。 正如费舍尔教授最近在耶鲁新闻稿中指出的那样：宇宙告诉我们 ， 最常见的行星是小行星 ， 而我们的研究表明这些行星是最有可能在阿尔法半人马座A和B上运行的 。 半人马座A和B周围几乎可以肯定是小型的岩石行星 。
除了耶鲁大学的天文学教授之外 ， Debora Fischer也是耶鲁Exoplanets集团的领导人之一 。 作为她所在领域的专家 ， 菲舍尔花费了数十年的时间研究系外行星 ， 并在太阳系外寻找地球类似物 。 利用NASA和国家科学基金会提供的部分资金 ， 该小组依靠现有的一些最新的外行星搜索仪器收集的数据 。
其中包括安装在智利Cerro Telolo美洲天文台（CTIO）的小型和中等孔径研究望远镜系统（SMARTS）上的光谱仪CHIRON 。 这个仪器是由Fischer团队建立的 ， 它提供的数据与ESO 超大望远镜（VLT）上的高精度径向速度行星搜索器（HARPS）和紫外线和视觉梯形光谱仪（UVES）仪器相结合 。

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艺术家对行星Proxima b表面的印象
使用这些仪器收集的十年数据 ， 赵和她的同事们为Alpha Centauri系统建立了一个网格系统 。 他们没有寻找那些确实存在的行星的迹象 ， 而是使用这些数据来排除那里不存在什么类型的行星 。 正如赵丽莉所说：这项研究的特别之处在于 ， 它利用阿尔法半人马星系统的现有数据不是为了找到行星 ， 而是为了描述行星不可能存在的特征 。 通过这样做 ， 它返回了关于整个系统的更多信息 ， 并为未来观察这个独特的魅力系统提供了指导 。
此外 ， 该小组还分析了Alpha Centauri系统中恒星的化学组成 ， 以更多地了解可用于形成行星的物质种类 。 根据Alpha Centauri三颗恒星（Alpha ， Beta和Proxima）上的不同望远镜观测活动获得的不同数值 ， 他们能够对这里可能存在哪些行星进行限制 。
Zhao说：“我们发现 ， 现有的数据排除了53个地球质量半径在阿尔法半人马座A ， 8.4地球质量半人马座B和0.47地球质量半径以上的居民区的行星 。 “就化学成分而言 ， 我们发现人马座A和B的碳/氧和镁/硅的比率与太阳的比值非常相似 。

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艺术家对一颗行星表面如何绕着一颗红矮星出现的印象
基本上 ， 他们研究的结果有效地排除了阿尔法半人马座系统中任何木星大小的天然气巨人的可能性 。 对于阿尔法半人马座A ， 他们进一步发现 ， 可能存在少于50个地球质量的行星 ， 而半人马座阿尔法星星B可能具有小于8个地球质量的行星 。 对于我们所知道的Proxima Centauri ， 至少有一颗类似地球的行星 ， 他们认为可能还不到地球质量的一半 。
目前 ， 还没有任何工具可以证实Alpha Centauri中有任何系外行星的存在 。 但正如赵丽莉所表示的那样 ， 她和她的队友对未来的调查将具有必要的敏感性表示乐观：他本月已经看到了几个下一代仪器的启用 ， 承诺在不久的将来发现这些可能的行星所需的精度 ， 而这一分析表明 ， 值得继续寻找！

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ESO的Paranal天文台位于智利的阿塔卡马沙漠
赵丽莉说：“这些仪器有望达到10-30厘米/秒的精确度 ， 并且能够探测到更多更小 ， 更遥远的行星 ， 比如人马星球周围的可居住的行星 。 “这两种仪器的视野稍有不同（ESPRESSO拥有南半球 ， 即人型半人马 ， 而EXPRES则涵盖北半球 ， 例如开普勒和许多K2领域） 。
随着新的仪器的使用 ， 以及赵丽莉和她的团队开发的方法 ， 距离地球最近的恒星系统一定会成为未来几年天文学家和系外行星猎人的真正宝库 。 而且我们在那里找到的任何东西肯定会成为像蓝色计划（Blue Project）和Breakthrough Starshot这样的组织直接进行研究的目标 。 如果ET住在隔壁 ， 我们一定会很快听到！


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