天文學家所說的超級地球,并不是指各方面都超越地球的星球,而是指那些比地球更大,但比海王星這類的冰巨星更小的巖石行星。
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根據一項于2025年10月23日剛剛發表在《天文學雜志》(Astronomical Journal)上的研究,天文學家很可能新發現了一顆超級地球,它被命名為“GJ 251c”,圍繞著一顆名為“GJ 251”的恒星公轉。
作為“GJ 251c”的主恒星,“GJ 251”又稱“格利澤251”(Gliese 251),觀測數據表明,它是一顆比太陽小得多的紅矮星,其質量約為太陽的0.360(±0.015)倍,半徑約為太陽的0.364(±0.011)倍,在天空中位于雙子座方向,距離地球大約18.2光年。
在過去的日子里,天文學家已經發現“GJ 251”擁有一顆行星,并將其命名為“GJ 251b”,這顆行星也是超級地球,但由于它的軌道半長軸約0.08個天文單位,距離主恒星過近,不在宜居帶中,因此它也沒有得到太多關注。
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但此次研究發現的“GJ 251c”卻不一樣,根據研究人員的測算,它的軌道半長軸約為0.2個天文單位,正好位于宜居帶之中。
據了解,此次發現并非通過望遠鏡直接“看”到這顆行星,而是使用了一種精密且成熟的間接探測技術——“徑向速度法”。
其原理可簡單地描述為:當行星圍繞其恒星公轉時,行星的引力也會輕微地“拖拽”恒星,使恒星產生微小的、周期性的“擺動”。當恒星在擺動中朝向地球運動時,其星光光譜會發生“藍移”;當它背離地球運動時,則會發生“紅移”。

而研究團隊的任務,就是精確測量出這種由行星引力引起的、極其細微的星光光譜周期性位移。
此次研究的主力設備是安裝于麥克唐納天文臺(McDonald Observatory)霍比-埃伯利望遠鏡(Hobby-Eberly Telescope)上的“宜居帶行星發現者”(Habitable-Zone Planet Finder, 簡稱HPF)。
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HPF是一款高精度近紅外光譜儀,主要用于搜尋附近恒星宜居帶內的類地行星,研究團隊整合了全球多臺望遠鏡過去二十余年的觀測數據作為基線,首先精確化了該系統中已知的那顆內圈行星(也就是“GJ 251b”)的信號。
隨后,他們將基線數據與HPF的新高精度數據相結合,識別出了一個周期為54天的、更強的信號,這清晰地指向了第二顆行星——“GJ 251c”的存在。
為了進一步驗證,團隊還使用了安裝在基特峰國家天文臺的NEID光譜儀的數據,確認了這個信號的真實性。
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研究人員表示,“GJ 251c”的質量大約是地球的4倍,從已知的觀測數據來看,它極有可能是一顆超級地球,在此基礎上,再加上它正好位于宜居帶之中,所以一個合理的推測就是,其星球表面有可能允許水以液態的形式大量存在,并因此具備了孕育生命的可能。
更重要的是,“GJ 251c”距離地球僅18.2光年,在宇宙尺度上,這個距離可以說是非常近了,從理論上來講,我們下一代的望遠鏡(例如30米望遠鏡)可以“看”到它。
而這也就意味著,屆時“GJ 251c”將成為少數幾個真正可以進行大氣探測、溫度測量甚至表面反照率研究的系外行星之一,如果那里真的存在生命,就有可能被我們發現。
參考資料:
Discovery of a Nearby Habitable Zone Super-Earth Candidate Amenable to Direct Imaging,The Astronomical Journal, Volume 170, Number 5,DOI 10.3847/1538-3881/ae0e20
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