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第204章 格利泽876c(1 / 2)

格利泽876c(系外行星)

· 描述:一颗围绕M型矮星运行的气态巨行星

· 身份:围绕红矮星格利泽876运行的行星,距离地球约15光年

· 关键事实:是首个被发现围绕红矮星运行的气态巨行星,轨道周期约30天。

第1篇幅:微光中的巨影——格利泽876c的初次邂逅

陈默的指尖在键盘上悬停了三秒,屏幕上的光谱曲线像一条起伏的山脉,在“格利泽876”的坐标点突然拐了个陡峭的弯。他摘下眼镜揉了揉眉心,窗外智利的阿塔卡马沙漠正被夕阳染成橘红色,远处的射电望远镜阵列像一群沉默的金属巨人,指向南天的天秤座。

“又错了?”实习生小林凑过来,瞥见屏幕上的异常数据,“这颗红矮星的光谱一向平稳,上次观测还是三个月前……”

陈默没回答,调出过去五年的观测记录。格利泽876,一颗距离地球15光年的M型矮星,在星表中像颗不起眼的砂砾——质量只有太阳的三分之一,表面温度刚过3000摄氏度,发出的光暗淡得像风中残烛。但此刻,它的光谱线却呈现出周期性的“抖动”,像有人用指尖轻轻拨动了琴弦。

“不是仪器误差。”他放大曲线,抖动的周期稳定在30天左右,“看这个多普勒频移,恒星在向我们靠近时蓝移,远离时红移……它在‘摇摆’。”

小林的眼睛亮了:“是行星?用径向速度法发现的?”

“恐怕是的。”陈默的声音有些发紧。15光年外的微光中,藏着一个看不见的“舞伴”,正用引力牵着格利泽876跳着慢舞。而他们即将揭开的,可能是系外行星史上又一个“首次”——如果这颗行星真的存在,它将是人类发现的第一颗围绕红矮星运行的气态巨行星。

一、红矮星的“微光世界”:被忽视的宇宙角落

要理解格利泽876c的特殊,得先认识它的“家”。陈默常跟学生打比方:“如果把太阳比作客厅的大吊灯,红矮星就是墙角的小夜灯,暗淡、低调,却占了宇宙恒星家族的70%。”

格利泽876就是这样的“小夜灯”。1998年,天文学家第一次注意到它时,只当它是天秤座里一颗普通的M型矮星。直到2001年,美国加州大学的研究团队用高精度光谱仪观测,才发现它其实是个“多行星系统”——除了后来发现的格利泽876c,还有两颗更小的岩石行星在更近的轨道上运行。但当时没人想到,这个“小系统”会改写系外行星的教科书。

“红矮星太难研究了。”陈默在组会上展示格利泽876的照片,那是一张模糊的橙色光斑,“它们的光太弱,用普通望远镜很难看清表面细节,连凌日法(行星从恒星前经过时挡住光)都很少能用上。”他顿了顿,“但正因为难,才藏着惊喜。”

格利泽876的“微光”里藏着另一个秘密:长寿。太阳的寿命约100亿年,而红矮星能燃烧数万亿年,像宇宙中的“永恒蜡烛”。这意味着,围绕它们运行的行星,可能有更漫长的时间演化出生命——当然,前提是环境允许。

二、光谱里的“摇摆密码”:捕捉看不见的引力之手

发现格利泽876c的关键,是陈默团队用了半年的“守株待兔”。

2023年初,他们启动了“红矮星行星普查”项目,专门盯着像格利泽876这样暗淡的恒星。每天凌晨,当沙漠的寒气浸透观测室,光谱仪就开始工作:将恒星的光分解成数千条彩色线条,任何微小的偏移都可能暗示行星的存在。

“径向速度法的原理很简单,就像两个人手拉手转圈。”陈默给小林画图解释,“你重我轻,转起来时你会离我忽远忽近,我也会有同样的摆动。恒星和行星也是,行星的引力会让恒星‘摇摆’,我们通过测量这种摇摆的速度和周期,就能算出行星的质量。”

但实际操作比画图复杂百倍。格利泽876的“摇摆”幅度极小,每次靠近或远离地球时,速度变化只有每秒几米——相当于人类步行的速度。为了捕捉这个信号,团队不得不连续观测30个夜晚,排除太阳风、地球大气扰动、仪器噪声的干扰。

“最难的是确认周期。”陈默回忆起那段日子,实验室的咖啡机就没停过,“前20天的数据看起来很完美,第25天突然出现一个‘毛刺’,差点以为是新行星。后来发现是附近一颗小行星的引力干扰,虚惊一场。”

直到第32次观测,当光谱曲线的抖动再次精准地落在30天周期点上,整个团队都松了口气。陈默盯着屏幕上重叠的五条曲线——每条代表一次独立观测,却严丝合缝地拼出一个正弦波——突然觉得喉咙发干。他知道,他们找到了什么。

三、气态巨行星的“膨胀之谜”:比木星还大的“热气球”

计算出行星质量的那一刻,陈默和小林对视一眼,都从对方眼里看到了惊讶。

根据开普勒第三定律和光谱偏移量,格利泽876c的质量至少是地球的180倍,接近木星的一半(木星质量约为地球的318倍)。“这太大了,”小林脱口而出,“红矮星这么小,怎么‘拉’得住这么大的行星?”

陈默调出模拟图:格利泽876c的轨道半径约0.13天文单位(地球到太阳的距离),比水星到太阳还近。在这样的距离下,恒星的辐射是太阳系内的数倍,行星大气被加热到数百摄氏度,氢氦气体像被吹胀的气球般扩张。“它像个‘热木星’,”陈默解释,“虽然质量不如木星,但体积可能更大,因为大气被‘烤’得鼓起来了。”

这个发现让团队兴奋又困惑。此前发现的“热木星”大多围绕类太阳恒星运行,而格利泽876c是第一颗绕红矮星的气态巨行星。红矮星的低质量和长寿命,似乎为这类行星的形成提供了特殊环境——也许在红矮星的“原行星盘”里,气体更容易聚集形成巨行星?

“想象一下,”陈默在科普讲座上用手比划,“红矮星像个小火炉,原行星盘里的气体还没来得及散掉,就被快速吸积成巨行星。而格利泽876c的轨道这么近,可能是在形成后被‘踢’进来的,或者一开始就在那里‘长大’。”

更让陈默着迷的是格利泽876c的“大气指纹”。通过分析光谱中的吸收线,他们发现这颗行星的大气中含有水蒸气和甲烷的痕迹——虽然距离宜居带(液态水可能存在的区域)还很远,但这暗示着红矮星系统中的行星,可能拥有比预期更复杂的化学环境。

四、15光年的“宇宙邻居”:伸手可及的异星世界

“15光年是什么概念?”陈默常问听众。他会在黑板上画一条线:“光走1年约9.5万亿公里,15光年就是142.5万亿公里。如果坐飞机(时速900公里),要飞1800万年;就算用最快的帕克太阳探测器(时速69万公里),也要20多万年。”

但放在宇宙尺度上,15光年近得像个“后院”。陈默指着星图:“你看,比邻星(离太阳最近的恒星)4.2光年,格利泽876在它旁边,算是我们的‘邻居’。”他顿了顿,“更重要的是,红矮星是宇宙中最常见的恒星,如果格利泽876c这样的行星普遍存在,那宇宙中可能存在无数个‘红矮星+气态巨行星’的系统。”

这个发现让“系外行星宜居性”的讨论多了新角度。传统观点认为,红矮星的耀斑会剥离行星大气,不适合生命存在。但格利泽876c的存在证明,红矮星至少能“ hold 住”气态巨行星,那更小的岩石行星呢?会不会有类似地球的行星在更远的轨道上,躲过了恒星的“怒火”?

“我们下一步的目标,就是找格利泽876的‘第三颗行星’。”陈默指着星图上的空白区域,“根据模型,它应该还有一颗冰巨星,或者岩质行星。如果能找到,就能完整描绘这个‘红矮星系统’的家族树。”

观测仍在继续。每天凌晨,当阿塔卡马的星空格外清澈,光谱仪又开始记录格利泽876的“摇摆”。陈默知道,他们捕捉到的不只是行星的信号,更是宇宙多样性的一个缩影——在那些微弱的红矮星光里,可能藏着无数个像格利泽876c一样的“巨影”,等待着被人类发现。

五、科学家的“星空日记”:在数据中触摸宇宙的心跳

深夜的观测室,陈默习惯性地翻开日志。纸页上记满了格利泽876c的数据:2023年3月12日,光谱抖动周期30.1天;3月18日,质量下限182倍地球质量;4月5日,发现水蒸气吸收线……这些冰冷的数字背后,是他和小林熬红的眼睛、反复校准仪器的耐心,以及发现那一刻的狂喜。

“有时候觉得,我们不是在‘看’星星,是在‘听’它们的心跳。”陈默在日志里写,“格利泽876c的‘心跳’是30天一次,每次跳动都通过引力告诉恒星:‘我在这里。’而我们,就是那个戴听诊器的医生。”

他想起第一次用望远镜看到格利泽876的情景。那时他还是研究生,在夏威夷的莫纳克亚山,用凯克望远镜对准天秤座,屏幕上的橙色光斑微弱得几乎看不见。“导师说,‘别小看它,红矮星里藏着宇宙的秘密’。”陈默写道,“现在我信了。格利泽876c不是终点,是打开红矮星世界的一把钥匙。”

窗外的沙漠静得能听见风声,射电望远镜的嗡鸣像宇宙的呼吸。陈默关掉电脑,抬头望向天秤座的方向。他知道,15光年外的格利泽876c正绕着它的“小夜灯”旋转,大气在恒星的炙烤下翻腾,而人类,正用智慧和耐心,一点点拼凑出这个异星世界的模样。

或许有一天,当更先进的望远镜能直接拍摄它的照片,人们会看到一颗橙红色的“热气球”在红矮星旁缓缓转动。到那时,陈默的日志会被放进博物馆,而格利泽876c的故事,会成为孩子们仰望星空时,关于“宇宙邻居”的第一个传说。

第2篇幅:红矮星旁的“热气球”——格利泽876c的异星日记

陈默的咖啡杯在控制台边缘磕出轻响时,屏幕上的光变曲线正划出一道完美的“V”字。这是格利泽876c第三次从母星前方掠过——用天文学家的话说,发生了“凌日”。团队熬了三个通宵,终于捕捉到这个信号:当行星挡住部分星光时,恒星的亮度下降了0.3%,像被一片羽毛轻轻拂过。

“确认了!”实习生小林猛地站起来,椅子在地上划出刺耳的声响,“凌日周期30天,和径向速度法算的一模一样!这下谁也不能说它是假信号了。”

陈默没说话,指尖摩挲着屏幕上那道浅淡的凹陷。15光年外的这颗气态巨行星,正用它独有的方式向人类“打招呼”:先是引力让恒星“摇摆”,现在又主动“挡光”。他知道,他们即将打开的,是一个比想象中更热闹的异星世界——那里有灼热的大气、诡异的季节,还有可能与邻居行星的“引力拔河”。

一、行星的“季节盲盒”:被轨道倾角藏起来的秘密

凌日信号的发现,让团队第一次测出了格利泽876c的半径:约1.2倍木星半径。结合之前的质量数据(0.5倍木星质量),陈默算出它的密度——比木星小一半,像个被吹胀的“热气球”。“这么低的密度,大气肯定很厚。”他在组会上敲着白板,“厚到能装下整个太阳系的水。”

但真正让团队兴奋的,是凌日时恒星光线的“颜色变化”。当行星挡住星光,不同波长的光被遮挡的程度不同:蓝光被削弱得更多,红光相对保留,像给恒星戴了副“红色墨镜”。这说明格利泽876c的大气中存在能吸收蓝光的成分——极可能是钠和钾的原子,在高温下被激发成气体。

“这像给行星拍了张‘大气身份证’。”陈默用软件模拟出大气分层:最底层是沸腾的氢氦“海洋”,温度超过500℃;往上几百公里,钠蒸气形成金色云带,随行星自转飘动;再往上是甲烷和水蒸气的“薄纱”,在恒星紫外线的照射下发出微弱的辉光。“它的大气不是均匀的,是分层的‘千层饼’。”