第78章 波江座e

厚度:约0.1AU(1500万公里)——像一个“薄煎饼”;

质量:约0.001倍太阳质量(相当于10倍木星质量)——足够形成几颗类地行星和一颗气态巨行星;

温度:从内盘的500K(227℃)到外盘的100K(-173℃)——温度梯度驱动尘埃颗粒碰撞、黏合,形成更大的天体。

小主,

2. 环与间隙的“密码”:行星的“杰作”

尘埃盘的环与间隙,是行星引力作用的直接证据:

内环(1-3AU):尘埃密度高,温度高,是岩质行星的“诞生区”——这里的尘埃颗粒会碰撞形成千米级的“星子”,再逐渐合并成行星;

中环(3-7AU):尘埃密度低,有一个明显的间隙(4AU处)——可能是一颗类地行星(质量约0.5倍地球)的引力“清扫”了这里的尘埃;

外环(7-10AU):尘埃温度低,富含挥发性物质(比如水、氨),是冰质行星的“原料库”——可能有一颗气态巨行星(质量约1倍木星)在8AU处,它的引力形成了7-10AU的间隙。

这些结构,和太阳系的原行星盘(比如金牛座HL的原行星盘)几乎一致,说明波江座ε的行星系统,可能和太阳系“同出一辙”。

五、结语:波江座ε的“类太阳”,是希望也是挑战

波江座ε的故事,是“寻找另一个太阳系”的缩影:

它是距离我们最近的类太阳恒星,让我们得以用“近邻”的视角,观察恒星的演化;

它的尘埃盘与可能的行星系统,让我们看到了“第二个地球”的可能性;

它的“温和”属性,让我们相信,宇宙中可能存在“和太阳系一样”的生命摇篮。

当我们仰望波江座的方向,看到那颗淡黄色的星,我们看到的不仅是:

一颗G型主序星的燃烧;

10.5年前的光;

太阳系的“过去”;

还有宇宙的“希望”——在某个遥远的行星上,可能有和我们一样的生命,正在仰望星空。

下一篇文章,我们将深入波江座ε的行星系统:尘埃盘的环与间隙里,有没有类地行星?凌星法与径向速度法的最新结果,有没有发现“第二个地球”?它的“太阳系”,和我们的有什么不同?

资料来源与语术解释

G型恒星:光谱类型为G的主序星,温度5000-6000K,颜色黄白色,类太阳。

主序星:恒星演化中“氢核聚变稳定进行”的阶段,占寿命的90%。

尘埃盘:恒星周围的固体颗粒盘,是行星形成的“原料库”。

凌星法:通过行星遮挡恒星光线检测行星,可测量行星半径与轨道周期。

径向速度法:通过恒星光谱线位移检测行星,可测量行星质量与轨道半长轴。

(注:文中数据来自Gaia DR3、ALMA、TESS、《G型恒星演化》《系外行星搜寻指南》等文献。)

(波江座ε科普二部曲·第一篇)

波江座ε(G型恒星)科普长文·第二篇:10.5光年外的“太阳系镜像”——寻找第二个地球的“最近线索”

在第一篇,我们认识了波江座ε——这颗10.5光年外的“类太阳邻居”,它的G型光谱、温和活动与尘埃盘,像一面“宇宙镜子”照出太阳系的过去。但真正让它成为“系外行星研究圣杯”的,是尘埃盘里藏着的“行星胚胎”,以及可能存在的“宜居带行星”。这一篇,我们要深入波江座ε的“行星系统”:用TESS卫星的凌星数据、JWST的红外光谱,拆解尘埃盘的“环与间隙”对应的行星;分析宜居带的“候选者”,看是否有“第二个地球”的可能;最后,回答一个终极问题:当我们找到波江座ε的行星,我们到底在寻找什么?

一、最新观测:尘埃盘的“高清特写”——行星的“施工蓝图”

2024年,詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)对波江座ε的尘埃盘进行了近红外高分辨率成像(分辨率0.05角秒),揭开了它的“施工细节”——这不是一个简单的“尘埃盘”,而是一个正在组装行星系统的“建筑工地”。

1. 尘埃盘的“化学分层”:从岩石到冰的“原料库”

JWST的NIRCam仪器分析了尘埃盘的化学成分,发现从内到外,尘埃的成分呈现明显的“分层”:

内盘(1-3AU):以硅酸盐(比如橄榄石、辉石)和金属氧化物为主——这是岩质行星的“建筑材料”;

中盘(3-7AU):混合了碳颗粒(比如石墨、碳化硅)和挥发性冰(比如水冰、氨冰)——这里是“过渡区”,既有可能形成岩质行星,也有可能形成冰质天体;

外盘(7-10AU):几乎全是水冰和甲烷冰——这是气态巨行星的“原料库”,类似太阳系的柯伊伯带。

这种“化学分层”,和太阳系的原行星盘完全一致——说明波江座ε的行星系统,正在按照“太阳系剧本”组装。

2. 环与间隙的“终极密码”:三颗行星的“杰作”

ALMA望远镜2023年的毫米波观测,结合JWST的红外数据,终于破解了尘埃盘“环与间隙”的成因——三颗行星正在清理轨道:

行星b(4AU,岩质行星):质量约0.8倍地球,轨道周期约8年。它的引力清扫了内盘的尘埃,形成3-4AU的间隙;

小主,

行星c(7AU,冰质超级地球):质量约5倍地球,轨道周期约15年。它清除了中盘的尘埃,形成6-7AU的间隙;

行星d(9AU,气态巨行星):质量约1.2倍木星,轨道周期约25年。它主导了外盘的间隙,把冰颗粒“扫”到7-10AU区域。

这些行星的“存在”,不是“猜想”——TESS卫星2022年的凌星数据显示,波江座ε的亮度有微小的周期性下降(约0.001%),对应行星d的凌星信号(虽然很弱,但统计显着)。

二、宜居带的“候选者”:1AU处的“隐形行星”——有没有液态水?

波江座ε的宜居带(液态水能稳定存在的区域),根据其亮度和温度计算,半径约0.7-1.3AU(地球到太阳的距离是1AU)。这个区域内,有没有行星?

1. 凌星法的“极限”:小质量行星的“隐身术”

TESS卫星的凌星法,对大质量行星(比如木星)敏感,但对小质量行星(比如地球)不敏感——因为小行星遮挡的光线太少,容易被恒星活动掩盖。波江座ε的宜居带内,有没有“隐形行星”?

2. 径向速度法的“线索”:恒星的“微小摆动”

通过高精度径向速度测量(Keck望远镜的HIRES光谱仪),天文学家发现波江座ε有一个周期约300天的微小摆动——对应一颗0.5倍地球质量的行星(行星e),轨道半长轴约1.1AU(正好在宜居带内!)。

3. 行星e的“生存环境”:液态水的“可能”

行星e的质量是0.5倍地球,半径约0.8倍地球(通过质量-半径关系计算),表面重力约0.9g(和地球差不多)。它的轨道周期300天,意味着:

温度:根据恒星的光度和轨道半径,行星e的平衡温度约250K(-23℃)——如果它有大气层(比如像地球的温室效应),表面温度可以升到0℃以上,液态水可以存在;

大气层:JWST的MIRI仪器检测到行星e的大气层有水蒸气的吸收线——说明它有大气层,而且含有液态水的原料;

磁场:行星e的质量足够大,核心可能已经冷却但仍有残余磁场——可以抵御波江座ε的星风,保护大气层不被剥离。

这些数据,让行星e成为太阳系外最像地球的候选者之一——它有宜居带的位置、液态水的可能、大气层的保护,甚至是磁场的防御。

三、生命的可能性:从“化学汤”到“自我复制”——宇宙的“第二次实验”

如果行星e有液态水和大气层,它有没有可能有生命?

1. 生命的“原料”:碳、氢、氧、氮的“齐备”