在距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星是离地球最近的恒星系统。几代以来科学家和思考者都在思考，它是否会像我们自己的太阳一样拥有一个行星系统，以及生命是否也存在于那里。不幸的是最近在这个恒星系统中寻找太阳系外行星的努力都失败了，潜在的探测结果被证明是数据的产物。
一颗假想中的行星的印象图，这颗行星围绕着半人马座阿尔法星(Alpha Centauri B)运行，这颗行星是距离地球最近的三星级系统的一员。图片版权：ESO
为了应对这些失败的努力，正在开发几个更有野心的项目，以寻找半人马座阿尔法星周围的系外行星。其中包括像“蓝色计划”(Project Blue)这样的直接成像太空望远镜，以及被称为“突破摄星”(Breakthrough Starshot)的星际任务。但是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中行星的概率(甚至是哪种)。
这项研究最近发表在《天文学杂志》上，标题是“半人马座阿尔法星系的行星可探测性”。这项研究由来自耶鲁大学的研究生Lily Zhao和美国国家科学基金会(NSF)的研究员Lily Zhao领导，她和耶鲁大学的约翰·布鲁尔(John Brewer)、耶鲁大学的马特·吉格尔(Matt Giguere)、以及智利的贝罗大学(Universidad Andres Bello)的芭芭拉·罗亚斯·阿亚拉(Barbara rojasa - ayala)共同撰写了这份研究报告。
环绕半人马座阿尔法星系的行星表面的印象。图片版权：Michael S. Helfenbein
研究团队考虑了为什么在离我们最近的恒星系统中寻找行星的努力失败了。这是令人惊讶的，从统计上来说半人马座阿尔法星很可能有一个自己的系统。正如费舍尔教授在最近的耶鲁新闻发布会上所指出的：宇宙告诉我们最常见的类型的行星是小的行星,和我们的研究显示这些正是那些最有可能轨道半人马座阿尔法星A和B…因为半人马座阿尔法星是如此之近,这是我们的太阳系外的第一站。几乎可以肯定的是，半人马座阿尔法星A和b都是小的岩石行星。
除了是耶鲁大学的天文学教授，黛博拉·费舍尔也是耶鲁外行星小组的领导人之一。作为她领域的专家，费舍尔花了几十年的时间来研究太阳系外行星，寻找太阳系以外的地球类似物。通过NASA和国家科学基金会提供的部分资金，该团队依靠一些最新的外部行星探测仪器收集的现有数据。
这些包括CHIRON，一个在智利Cerro Telolo inter - american Observatory(CTIO)上安装在小型和中等孔径研究望远镜系统(SMARTS)上的光谱仪。该仪器由菲舍尔的团队建造，它提供的数据与高精度径向速度行星搜索器(HARPS)以及ESO超大望远镜(VLT)上的紫外和可见光阶梯光谱仪(UVES)结合在一起。
环绕红矮星比邻星的Proxima b行星表面的印象图片。双星半人马座AB在比邻星的右上方可见。图片版权：ESO
利用这些仪器收集的10年数据，赵和她的同事们为半人马座阿尔法星系建立了一个网格系统，没有寻找存在的行星的迹象，而是利用这些数据排除了在那里不存在的行星类型。这项研究很特别，它利用了半人马座阿尔法星系的现有数据，而不是寻找行星，而是用来描述行星不存在的特征。通过这样返回了关于整个系统的更多信息，并为未来对这个独特魅力系统的观察提供了指导。
此外研究小组还分析了半人马座阿尔法星系中恒星的化学成分，以进一步了解形成行星的物质种类。根据在半人马座阿尔法星的三颗星(Alpha,Beta和Proxima)上不同的望远镜观测到的不同的价值，他们能够对在那里存在的行星进行限制。发现现有的数据排除了半人马座阿尔法星A、半人马座B和0.47地球质量的行星在53地球质量范围内的可居住地带。”“至于化学成分，我们发现，半人马座A和B的碳/氧和镁/硅的比例与太阳相当。
围绕一颗红矮星运行的行星表面的印象图，可能会出现。图片版权： M. Weiss/CfA
研究结果实际上排除了半人马座阿尔法星系中任何木星大小的气态巨行星的可能性。对于半人马座阿尔法星系进一步发现，只有不到50个地球质量的行星可能存在，而半人马座B可能有小于8个地球质量的行星。据我们所知比邻星至少有一颗类地行星，认为地球上的质量可能还不到地球的一半。
除了给外行星猎人带来希望外，这项研究还对行星适居性带来了一些相当有趣的影响。基本上，岩石行星在系统中的存在是令人鼓舞的；但是没有气态巨行星，这是确保行星保持适宜居住的关键因素。在我们最近的恒星周围，仍然有适合居住的、地球质量的行星，但也没有任何气体行星会危及这些可能适合居住的岩石行星的生存。此外如果这些行星确实存在，它们很可能与我们地球的相似成分，因为它们在阿尔法Cen A/ B和我们所喜爱的太阳上有相似之处。
目前，没有任何仪器能够证实半人马座阿尔法星中任何系外行星的存在。研究团队都很乐观，认为未来的调查将会有必要的敏感性：(T)他的一个月已经见证了几个新一代的仪器的调试，保证了在不久的将来发现这些可能的行星所必需的精确度，而这一分析表明，它确实值得继续寻找！
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：Yale News, The Astronomical Journal
