漫谈发现北落师门b绕恒星运动踪迹的科学价值

苏宜

美国天文学家保尔·卡拉斯（Paul Kalas）研究团组，通过哈勃空间望远镜，从2005年以来对恒星北落师门的研究，直到2008年11月14日在美国《科学》杂志发表“北落师门b绕恒星运动踪迹”的直接图像资料，是人类在探索地外文明方面，具有里程碑意义的重大成果。

迄今为止，人类唯一已知宇宙中有文明存在的星球就是地球。银河系有3000亿颗恒星，银河系外还有上千亿遥远的河外星系。茫茫宇宙之中，难道就再也没有别的文明了吗？可是，由于时间和空间的阻隔，探索他们是非常困难的。

宇宙中也许有不同于地球模式的生命，也许不需要水、不需要氧气……。但因为我们完全不具备关于别种模式生命的任何知识（也许将来会改变），我们现阶段只能探寻符合地球模式的生命。

生命只能生存在行星上，这颗行星要有水、有大气，不能离恒星太近，也不能太远。恒星的质量不能太大也不能太小：大了，恒星寿命太短，生命来不及产生和进化；小了，不能提供足够的能量。

天文学家能观测到远至几十、几百万光年的恒星和上百亿光年的星系，是因为它们有强大的辐射。而行星没有任何辐射，只靠反射微弱的星光，所以发现行星是非常困难的。从上世纪90年代，人类的高技术才开始用间接方法发现系外行星。收获最多的是“视向速度”法，即从恒星光谱线的微小偏移，测量恒星与行星之间的相对绕转运动。其次是“亮度变化”法，即测量行星从恒星表面前方通过时，恒星亮度所起的微小变化。再次是“干涉测量”法和“微引力效应”法，难度较大，收效甚微。这次像北落师门b这样能直接拍到行星运动的踪迹，确实是非同小可。因为北落师门距它的行星115天文单位，从地球上看两者之间的角度只有千分之4度，相当于从300米外看一枚硬币的张角。而两者之间光强相差10亿倍，甚过1000瓦的灯泡比之萤火虫。哈勃望远镜是在太空条件下，使用特殊的“日冕仪”技术和高品质照相机，经5、6个小时的曝光才勉强获得它们的图像。确实是来之不易的。

卡拉斯研究团组还拍到了围绕北落师门周围的“星周盘”图像，表明北落师门也存在像太阳系的柯伊伯带或小行星带这样的小天体环带，说明类似太阳系结构的天体系统可能是广泛存在的，这也增加了我们对地外文明探索的信心。

地外文明探索的专家们有一种认识：宇宙中的低级生命可能广泛存在，但进化到人类这样有高度智慧的生命只是凤毛麟角。正如今年10月在北京人民大会堂作专题报告的杰弗里·马西教授所说：“智慧或许并不被生命特别钟爱。昆虫并不期望懂得数学，猫也不急着学会弹钢琴。” 他还说，人类已经对沉睡了几十亿年的月球和火星仔细的搜寻过，并没有找到任何外星人访问过的痕迹；人类已有很多望远镜，每天晚上都在密切的观测夜空，也从来没有发现过外星人的飞船或别的探测器发出的信号；人类主动发出探测地外文明的电波已经48年了，也没有得到任何回音。莫非“原始生命，普遍存在；技术生命，非常稀有？”但是，没有找到存在的证据，不等于找到了不存在的证据。在寻找地外文明方面，地球人永不言弃。虽然希望渺茫，还将不断的追求、探索。满怀信心和热情的不断追询：地球以外的生命和文明，你们究竟在哪里？

（南开大学苏宜教授供稿）

我也是对外星文明极感趣的,我们作这么多研究,目的也就是为了发现地球外可以生存的另一个地方

“哈勃望远镜是在太空条件下，使用特殊的“日冕仪”技术和高品质照相机，经5、6个小时的曝光才勉强获得它们的图像。”

啥时候能看到这张照片呢。

学习中。

感动....................

好象有看过照片，但完全看不懂。

如果实现了，北落师门就是人类第二个太阳系了，Fomalhaut是1.16等的星嘛，有前途

老帖子了,前两天去图书馆又看了那篇文章,和那个发现行星系统的登在同一期.觉得那真是一个费事的活计,两张照片在一片红色中找一个移动的小红点...很不容易了.

顶苏老师~

以下资料是为了让星友们了解北落师门行星环绕运动系统：
文章来源：科学网
照片中央的白色亮点就是全天第18亮星“北落师门”，恒星周围的红色光影区是围绕恒星运动的小天体带或尘埃盘。右下角小方框的放大图中显示出一颗行星“北落师门b”绕恒星运动的轨迹：2004和2006年两次照相，处在不同的位置上。

北落师门位于南鱼座，亮度1.16星等，光谱型A3V，是黄道上四颗著名亮星之一(另三颗是：金牛座毕宿五，天蝎座心宿二，狮子座轩辕十四)，质量为太阳的2.3倍，直径为太阳的1.7倍，距离我们25光年。西方称之为Fomalhaut，阿拉伯原文意为“鱼的眼睛”。深秋时节，在我国纬度50度以南广大地区都可以在飞马座以南、宝瓶与摩羯之间见到它的身姿。（图2）    “北落师门b”距离北落师门约115天文单位(172亿公里)，比海王星到太阳的距离远3.8倍，比地球到太阳的距离远115倍，公转周期872年。它的质量约为木星质量的3倍。
    北落师门虽然年轻，但预计寿命较短，只有太阳的1/10。北落师门虽然温度较高，发出的热量比太阳大10倍，但由于“北落师门b”离恒星太远，不大可能有生命存在。按人类唯一知道的生命模式，液态水是生命存活的必要保证。一颗行星即使有水，如果离恒星太远，水会结冰；如果太近，水会变为蒸汽。所以恒星周围的“生命带”有一定的范围限制。对于太阳，生命带必需近于5.4天文单位，所以土星以外的行星上不可能有生命存在；对于北落师门，生命带必需近于20天文单位，所以“北落师门b”也不可能有生命存在。
    在银河系3000亿颗恒星当中，北落师门应当算我们的近邻。它到太阳的距离之近，在所有恒星中排第80位；在21颗亮于1.5等的亮星中排第5位。比之更近的4颗是：南门二(4.4光年)，天狼星(8.6光年)，南河三(11.4光年)，牛郎星(16.3光年)。这次发现是人类首次实拍到太阳系以外，一颗行星绕恒星运动的踪迹，应当是天文学历史上里程碑式的重大进展。北落师门行星系统与太阳系相比较，它的星周尘埃盘的一部分可能相当于太阳系的柯依伯带。上世纪90年代的天文观测已经证实，美籍荷兰天文学家柯依伯(G. P.Kuiper)早年提出过的见解：在冥王星轨道两侧，宽约30亿公里的环状区域内，有10亿至100亿颗以冰为主要成分的小天体绕太阳公转运动。虽然柯依伯生前未能亲见这些小天体的真实发现，但至今已发现这样的天体近千颗，被称之为柯依伯带天体。有几颗甚至比冥王星还大。这也是人们不得不把冥王星从行星行列中退出来，而归入到柯依伯带天体的主要原因。

北落师门的“冰小天体带”外围直径约比柯依伯带大3倍，达230天文单位(345亿公里)。图3是北落师门行星系统与太阳系的比较。上图蓝色的是北落师门可能存在的“冰小天体带”，蓝色方框的大小相当于太阳系的柯依伯带(中图绿色环带)，中图蓝色方框内是木星轨道以内的太阳系范围，下图棕色环带是火星与木星之间的小行星带，拥有几千万颗以石头为主要成分的小行星。在比北落师门b更近处，是否也有像太阳系八大行星和小行星带一样的天体系统，甚至有像地球这样的拥有生命的行星？现在还不得而知。    截至2008年12月12日，全球天文学家已发现系外行星333颗，大多数都是用间接方法发现的。像北落师门b这样直接拍到行星图像的只有几例，拍到行星运动踪迹的仅此一例而已。所有已发现的系外行星，质量都在木星级范围，质量如同地球的系外行星，还在人们的期待之中。天文学家寄望于将在2009年发射的Kepler探测卫星，2013年发射的新一代空间望远镜JWST，和2020年发射的类地行星搜寻者TPF，不仅探测行星，还要探测这些行星上是否有大气和水的存在。

这次可是直接拍摄到其他恒星系统的行星了！划时代的成果啊

两年前的帖子又顶了起来...