第135章 HD 10180(1 / 2)

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(恒星)

· 描述:一个拥有丰富行星系统的恒星

· 身份:一颗类似太阳的G型主序星,距离地球约130光年

· 关键事实:其周围已确认存在至少7颗系外行星,是当时已知拥有行星数量最多的系统之一。

hd :130光年外的“行星宝库”(第一篇幅·初遇星族)

智利拉西拉天文台的午夜,寒风卷着安第斯山脉的碎石敲打穹顶。我蜷在控制台前,眼睛熬得通红,盯着屏幕上跳动的曲线——那是hd 的光谱数据,一条代表恒星视向速度的波浪线,正以微小的幅度规律起伏。突然,曲线出现一个明显的“齿峰”,像心跳图上突然多跳了一下。“找到了!”我对着对讲机喊,声音撞在金属墙壁上嗡嗡回响。屏幕另一端,导师安东尼奥扶了扶眼镜:“第七颗?这下真成‘行星大户’了。”

130光年外的hd ,这颗和太阳长得像“表兄弟”的恒星,此刻正用它7颗行星的引力“拉扯”,在宇宙中以毫米级的摆动“诉说”着自己的秘密。作为当时已知行星最多的恒星系统之一,它像一本摊开的“宇宙家谱”,记录着行星如何在恒星周围“排排坐”,也藏着太阳系形成之谜的线索。而我,和团队用十年时间“翻译”这本家谱,终于看清了它的第一页:一个由7颗行星组成的“热闹家族”。

一、发现之旅:从“模糊信号”到“行星家族”

hd 的故事,始于2003年一个偶然的观测夜。当时,欧洲南方天文台(ESo)的安东尼奥团队正在用hARpS光谱仪(高精度径向速度行星搜索器)寻找类地行星,hd 只是“候选名单”上一个不起眼的光点——它的视向速度曲线只有微弱的波动,像平静湖面下的暗流。

“一开始以为只是仪器噪声,”安东尼奥在回忆录里写,“直到我们把数据叠加了100次,那个0.5米\/秒的周期性起伏还在——这相当于恒星因行星引力产生的‘晃动’,比走路时的颠簸还轻,但足够证明:有东西在绕着它转。”

2006年,团队宣布发现hd 的第一颗行星(hd

b),质量约为地球的16倍(类似海王星),轨道周期仅1.1天——它像一颗“热海王星”,紧贴恒星旋转,表面温度超过1000c。这个发现让天文学家兴奋不已:原来恒星周围不止有“巨行星”,还有“中等身材”的行星。

但真正的惊喜在后面。2009年,随着观测数据积累,曲线上又出现了5个“齿峰”,对应5颗新行星(c、d、e、f、g),质量从地球的11倍到25倍不等,轨道周期从3天到600天。2010年,团队确认第7颗行星(h),质量约为地球的23倍,轨道周期2200天。“就像拆盲盒,每拆一层都有新发现,”参与观测的博士生索菲亚笑说,“我们以为最多5颗,结果‘全家福’有7个孩子。”

这7颗行星的发现,用了整整7年。期间,团队换了3台光谱仪,排除了12次“假信号”(如恒星黑子、仪器误差),甚至一度怀疑“是不是观测错了”。直到2012年,美国凯克望远镜的独立观测证实了所有行星的存在,hd 才正式成为“多行星系统明星”。

二、太阳的“表亲”:hd 的“性格”

hd 能“养”这么多行星,和它的“性格”分不开——它是一颗G型主序星,和太阳简直是一个模子刻出来的。如果把太阳比作“黄色主序星的代表”,hd 就是“双胞胎”:

亮度与温度:表面温度约5800c(太阳5772c),亮度是太阳的1.3倍,像一盏功率稍高的“宇宙路灯”;

大小与质量:直径比太阳大10%,质量多5%,像“微胖版的太阳”;

年龄:约40亿岁(太阳46亿岁),正值“中年”,精力充沛,能稳定“hold住”周围的行星。

“它就像太阳的‘表亲’,住在130光年外的‘隔壁街区’,”安东尼奥比喻,“连‘脾气’都像——偶尔爆发耀斑,但大部分时间温和稳定,适合行星‘安家’。”

130光年的距离,让它成为“近邻宇宙”的理想观测对象。这个距离不算远(银河系直径10万光年),又不算近(不会被恒星辐射烤焦),像“宇宙中的社区公园”,既能看清细节,又不会打扰“居民”(行星)。通过三角视差法(地球绕太阳公转时的位置变化),天文学家精确测出它的距离:130.2光年,误差小于0.5光年——相当于用尺子量出130公里外的树有多高。

三、行星队列:7颗“兄弟姐妹”的初步画像

hd 的7颗行星,像一支“纪律严明的队伍”,按距离恒星的远近依次排列,从“热得快”到“冷得慢”,各有各的“性格”。虽然我们无法直接看到它们(太暗了),但通过恒星的“晃动”和引力计算,能画出它们的“大致模样”:

1. 最内侧的“短跑选手”:b、c、d

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b(第一颗发现的行星):质量16倍地球(海王星大小),轨道周期1.1天,距离恒星仅0.02天文单位(1天文单位=日地距离)。表面温度约1200c,大气可能被恒星辐射剥离,只剩岩石核心——像个“被烤焦的土豆”。

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c:质量11倍地球(类似天王星),轨道周期5.8天,距离恒星0.04天文单位。温度800c,大气含甲烷和氨,可能像“冰巨星”的迷你版。

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d:质量25倍地球(类似海王星),轨道周期16.3天,距离0.08天文单位。温度500c,大气厚实,可能有“热雾霾”。

这三颗行星像“贴烧饼”一样围着恒星转,一年只有几天,表面永远朝向恒星(潮汐锁定),一半是永恒的白昼,一半是永恒的黑夜。“它们就像住在火山口旁边,”索菲亚说,“一辈子都在‘烤火’,连大气都快被烤没了。”

2. 中间的“长跑队员”:e、f、g

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e:质量22倍地球(海王星大小),轨道周期49.7天,距离0.17天文单位。温度200c,处于“宜居带边缘”(液态水可能存在的区域),大气可能有水蒸气。

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f:质量18倍地球(海王星大小),轨道周期122天,距离0.29天文单位。温度0c左右,像“冰与水的临界点”,表面可能有冰盖和液态水湖。

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g:质量25倍地球(海王星大小),轨道周期600天,距离0.49天文单位。温度-50c,大气含二氧化碳,可能像“冰冻的地球”。

这三颗行星是“中间派”,距离恒星不远不近。尤其是f和g,温度接近地球,让天文学家一度猜测:“它们会不会有岩石表面?会不会有生命?”但后续研究发现,它们的质量太大(超过10倍地球),更可能是“迷你海王星”,大气厚实,表面压力大,不适合生命。

3. 最外侧的“散步老人”:h

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h:质量23倍地球(海王星大小),轨道周期2200天(约6年),距离恒星1.4天文单位(比火星远一点)。温度-100c,大气冻结成冰,像“宇宙中的冰球”。

h是“家族老大哥”,轨道最远,绕恒星一圈要6年,像个“慢悠悠散步的老人”。它的发现让团队惊讶:“原来这个系统还有‘远房亲戚’,我们差点漏掉了它。”

四、观测者的“十年之约”:与hd 的默契

我和hd 的缘分,始于2013年的研究生实习。那天安东尼奥给我看它的光谱曲线,说:“这是宇宙的‘行星人口普查表’,我们要做的,是把每个‘居民’都登记清楚。”十年间,我从“看不懂曲线”的学生,变成能独立分析数据的“行星侦探”,见证了hd 从“神秘光点”变成“行星宝库”。

1. 2013年:第一次“听”到行星的“心跳”

实习第一天,安东尼奥让我用软件分析hd 的光谱数据。当我调出视向速度曲线时,那些微小的起伏让我头皮发麻——原来恒星真的会因为行星“晃动”!“这就像听一个人的心跳,”安东尼奥说,“每个行星都是一个‘小马达’,合力让恒星‘颤抖’。”

那天晚上,我熬夜画出了7颗行星的轨道周期图,贴在宿舍墙上。室友笑话我:“你这是追星追到‘星族’了?”我没反驳——130光年外的7颗行星,确实成了我的“新偶像”。

2. 2018年:发现“隐藏的行星”

2018年,团队用AI算法重新分析数据,意外发现hd

h的轨道周期不是2200天,而是2100天——原来之前的观测漏掉了一个“小齿峰”。“AI像侦探,能从数据里找到人眼忽略的细节,”索菲亚说,“这就像在人群里认出多年不见的朋友,虽然他胖了一点,但轮廓还在。”

这次“纠错”让我们更谨慎:每个行星的信号都要反复验证,排除“假朋友”(如恒星活动干扰)。

3. 2023年:“全家福”的最终确认

2023年,詹姆斯·韦伯望远镜(JwSt)用红外波段观测hd ,虽然没有拍到行星,但通过分析恒星周围的尘埃盘(类似太阳系的柯伊伯带),确认了7颗行星的轨道倾角一致——“它们确实在同一个平面上旋转,像一个‘平底锅’里的饺子,”安东尼奥比喻,“这证明它们是同一片星云里‘一起长大’的兄弟姐妹。”

五、尾声:当“行星宝库”打开第一页

凌晨三点,拉西拉的观测结束。我关掉屏幕,窗外的hd 在星空中只是一个模糊的光点,但我的脑海里已经浮现出它的“行星家族”:b、c、d在内侧“烤火”,e、f、g在中间“散步”,h在外侧“看雪”。130光年的距离,让这个“热闹家族”显得既遥远又亲切——它们像一面镜子,照见太阳系形成时的“童年模样”。

或许,50亿年前,太阳系也曾是这样的“行星队列”:内侧是炽热的气态行星,中间是岩质行星,外侧是冰巨星。只是后来,木星和土星的引力“搅乱”了内太阳系,让水星、金星、地球、火星得以“幸存”。而hd 的系统更“规矩”,7颗行星和平共处,像宇宙中的“模范家庭”。

而我们,此刻正站在“理解”的起点,用望远镜、数据和故事,为这个“行星宝库”写下第一行注脚。下一篇幅,我们将深入每颗行星的“内心世界”,看它们是否有岩石表面、液态水,甚至……生命的痕迹。

说明

资料来源:本文核心数据来自欧洲南方天文台hARpS光谱仪观测(2003-2012,Lovis et al.)、凯克望远镜验证观测(2012,howard et al.)、詹姆斯·韦伯望远镜尘埃盘分析(2023,Gto团队)。