在三体星系寻找类地行星

在离我们最近的恒星系统半人马座α星（Alpha Centauri，也就是科幻小说《三体》中三体文明所在的恒星系统）中，是否存在宜居行星？多年来，科学家们一直在努力寻找答案。他们试图透过该系统的两颗类太阳恒星——半人马座α星A和B的炫光，寻找绕行行星的迹象。而该系统的第三颗较小的恒星——比邻星，已知至少拥有一颗行星。

寻找半人马座α星中的行星可能会带来巨大的科学回报。这几颗恒星离我们只有4光年多一点，在宇宙中只是一步之遥，几乎就在我们家门口。这个恒星系统中任何行星都可能成为未来研究的重点目标，而其中可能存在生命的类地行星更是重中之重。现在，一些科学家计划推动一项前所未有的探索计划——使用私人投资建造的望远镜来增进我们对半人马座α星的认识。“这对我们来说是独一无二的机会，可以揭示在这个天体系统中是否存在宜居行星。”望远镜团队成员，来自美国亚利桑那大学的奥利维耶·居永（Olivier Guyon）说，“此前没有人进行过类似的尝试。”

2021年11月16日，望远镜团队宣布已从澳大利亚政府获得了超过50万美元的资金，用来继续开发相对低成本的望远镜Toliman。项目的领导者是悉尼大学的彼得·塔特希尔（Peter Tuthill），他和同事在几年前首次提出了Toliman的设计概念。这种小型望远镜只有鞋盒大小，是为寻找半人马座α星中的行星，尤其是宜居带中的行星而特别设计的，它将以一种其他望远镜无法做到的方式进行搜索。按照计划，团队将在2023年之前完成望远镜的建造并将其发射至地球轨道，准备开展在太空的搜索任务。

Toliman望远镜主要利用半人马座α星A和B的双星性质来探测它们宜居带中的行星，这两颗恒星之间的距离略大于天王星到太阳的距离。望远镜将使用一种名为“衍射光瞳”（diffractive pupil）的技术。塔特希尔说，这是一种借助了某些光学技巧的革新性方法。这个12厘米宽的望远镜不直接拍摄高分辨率的恒星图像，而是将来自恒星的光分散成数千个像素，生成一个复杂的图案，从中可以看到代表每颗恒星所在空间位置的“光子指纹”。科学家们希望，能从这些数据中发现恒星位置由行星引力引起的微小变化。相较于单独的一颗恒星，两颗恒星的存在会使得这项名为“天体测量”的任务更容易实施，因为两颗恒星之间的距离可以被更准确地测量出来。“半人马座α星非常适合用这项技术探测，”塔特希尔说，“它是这项任务的完美目标。”

利用Toliman两年内的天体测量数据，研究人员应该就能确认半人马座α星A或B的宜居带内是否存在行星。通过评估新发现的行星对恒星的引力强度，天文学家还能精确地测量出它们的质量，这是天体测量技术最大的优势。

Toliman任务预示着系外行星研究会发生一些有趣的变化。其一是，科学家不再仅仅依赖航天局和其他政府机构的支持，而是利用私人资金来推动无法保证成功的太空科学研究。“像这样高风险的任务很难得到公共基金机构的资助，因为在半人马座α星系统中也可能没有行星。”居永说。但此类任务的潜在回报也是巨大的，“一旦我们有所发现，在离我们最近的恒星系统中找到了一颗潜在的宜居行星，就将彻底改变各大机构的研究计划。”

塔特希尔指出，在探测半人马座α星之后，Toliman望远镜还可以用来探测附近的其他双星系统，例如距离我们约11光年的天鹅座61（61 Cygni）。但这些恒星系统都不够近，无法进行足够精确的测量，因此科学家只能对质量更大、不那么宜居的行星进行探测。塔特希尔希望，在探测其他恒星周围的行星时，能够找到质量比地球大一些的，或类似海王星的目标。

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