前往三体，一项新任务将在半人马座阿尔法星寻找宜居行星

原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

艺术家对一颗假想行星围绕半人马座阿尔法星B运行的印象，半人马座阿尔法星B是离地球最近的三重恒星系统的成员。资料来源：ESO

半人马座阿尔法星是我们最近的恒星邻居，是一个距离我们仅4.376光年的双星系统。尽管它离得很近，但反复的天文调查都未能在这个系统中找到太阳系外行星的确凿证据。部分问题在于该系统由两颗相互绕行的恒星组成，这使得通过两种最流行的方法探测系外行星非常具有挑战性。2019年，突破性倡议宣布他们支持一个寻找邻系外行星的新项目——用于我们天文邻居轨道轨迹干涉监测的望远镜（TOLIMAN，以这颗恒星的阿拉伯语古称命名）。

这种低成本的任务概念由澳大利亚悉尼大学的一个团队设计，旨在使用天体测量方法在半人马座阿尔法星系统中寻找潜在的宜居系外行星。这包括监测恒星在天空中的明显位置是否有摆动的迹象，表明引力（如行星）正在作用于它。

现在，悉尼大学与领先的微型卫星和空间服务提供商EnduroSat签署了一份合同，提供发射系统和定制的微型卫星，以便在任务发射时为其提供支持。

半人马座阿尔法星由一颗G型主星（类似于我们的太阳）和一颗K型主星（橙矮星）组成。由于其二元性质，很难从这个系统中辨别出可能是系外行星结果的可能信号。这包括凌日法，天文学家监测恒星的光度周期性下降，这可能表明行星相对于观察者在恒星前方经过（凌日）。但由于恒星也会凌日，因此光度下降非常普遍。

我们的天文邻域（TOLIMAN）太空望远镜轨道轨迹干涉监测望远镜的注释规格。图片来源：Tuthill等人

同样，恒星相互绕行的方式显着影响它们的来回运动（又称径向速度）。这使得探测到可能围绕它们的行星变得非常困难，正如它们的引力影响如何影响恒星的运动（径向速度法）所表明的那样。然而，同样的方法证实了2016年比邻星宜居带内存在一颗岩石行星（Proxima b）轨道。此后又发现了两颗，包括一颗最内层火星大小的岩石行星和一颗最外层的气态巨行星（可能带有环）。

到目前为止，天文学家已经报告了许多来自半人马座阿尔法星的可能信号。第一次发生在2012年，当时天文学家报告了来自半人马座阿尔法星B的RV信号，该信号归因于一颗行星（半人马座阿尔法星Bb），但在2015年被证明是假阳性。2013年宣布了可能的行星凌日，但据报道它离其主要位置太近，无法支持生命。2021年，使用直接热成像在半人马座阿尔法星A周围发现了一颗名为候选1（C1）的候选行星，但这仍未得到证实。

对于悉尼天文学研究所（SIfA）的物理学教授、托利曼任务的首席科学家彼得·图蒂尔（Peter Tuthill）来说，确认半人马座阿尔法星A和B周围行星的艰巨任务太诱人了，不能错过。正如他在悉尼大学最近的新闻稿中所说：

“这离家很近。天文学家在我们自己的太阳系外发现了数千颗系外行星，但大多数都在数千光年之外，超出了我们的范围。现代卫星技术将使我们能够探索我们的天体后院，并可能为跨越星际空隙到半人马座系统的有远见的未来任务奠定基础。

正如我们在上一篇文章中所探讨的那样，TOLIMAN概念最初是由Tuthill和他的SIfA同事在德克萨斯州奥斯汀举行的2018年SPIE天文望远镜+仪器会议上提出的。TOLIMAN不像传统望远镜那样将光线聚集成聚焦光束，而是依靠衍射瞳孔镜图案将星光扩散成复杂的花朵图案，从而可以对恒星的运动进行极其精细的测量。任何系外行星的迹象都可以被更强大的仪器所跟踪，而不是专门用于监测半人马座阿尔法星。

“我们发现的任何靠近地球的系外行星都可以用其他仪器跟进，为发现和分析大气，表面化学甚至生物圈的指纹 - 生命的暂定迹象提供了良好的前景，”Tuthill说。这些后续研究是詹姆斯·韦伯（James Webb）等望远镜和南希·格雷斯罗马太空望远镜（RST）等下一代仪器，计划于2027年发射。半人马座阿尔法星也可能成为许多30米地面望远镜的热门目标，这些望远镜将在本十年投入使用。

发射这架望远镜将是一项艰巨的任务，需要有限的体积（12升）来保持热稳定性和机械稳定性。为此，悉尼大学已与EnduroSat签订合同，提供定制的迷你卫星作为运载系统。他们的MicroSat设计可以以超过每秒125兆比特（Mbps）的速度下行有效载荷数据，这对于正在进行的观测任务至关重要，因为大量的数据下载将发挥作用。正如EnduroSat的创始人兼首席执行官Raycho Raychev所说：

“我们非常自豪能与这项任务合作。挑战是巨大的，它将把我们的工程工作推向极致。该任务是首次探索科学工作，将有助于为低成本天文学任务打开大门。

这个最新的项目是突破计划支持的几个项目之一，该项目已经通过其先进的项目Breakthrough Listen产生了影响 - 这是有史以来最大的致力于寻找外星智能（SETI）的计划。TOLIMAN项目也非常适合突破摄星计划，这是一项拟议的星际任务，将利用小型化，先进材料和定向能推进方面的进步，在一次生命周期（20年）内将纳米飞船送往半人马座阿尔法星。

探测隔壁的行星可能会大大有助于激发星际任务近距离探索该系统。美国宇航局艾姆斯研究中心前主任（2006年至2015年）兼突破计划执行主任S. Pete Worden博士说：“看到这个项目栩栩如生，我感到非常兴奋。通过这些伙伴关系，我们可以创建一种新的天文任务，并在了解隔壁的行星系统方面取得真正的进展。

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原标题：《『前往三体！一项新任务将在半人马座阿尔法星寻找宜居行星》

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