天文学家所说的超级地球,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,但比海王星这类的冰巨星更小的岩石行星。
根据一项于2025年10月23日刚刚发表在《天文学杂志》(Astronomical Journal)上的研究,天文学家很可能新发现了一颗超级地球,它被命名为“GJ 251c”,围绕着一颗名为“GJ 251”的恒星公转。
作为“GJ 251c”的主恒星,“GJ 251”又称“格利泽251”(Gliese 251),观测数据表明,它是一颗比太阳小得多的红矮星,其质量约为太阳的0.360(±0.015)倍,半径约为太阳的0.364(±0.011)倍,在天空中位于双子座方向,距离地球大约18.2光年。
在过去的日子里,天文学家已经发现“GJ 251”拥有一颗行星,并将其命名为“GJ 251b”,这颗行星也是超级地球,但由于它的轨道半长轴约0.08个天文单位,距离主恒星过近,不在宜居带中,因此它也没有得到太多关注。
但此次研究发现的“GJ 251c”却不一样,根据研究人员的测算,它的轨道半长轴约为0.2个天文单位,正好位于宜居带之中。
据了解,此次发现并非通过望远镜直接“看”到这颗行星,而是使用了一种精密且成熟的间接探测技术——“径向速度法”。
其原理可简单地描述为:当行星围绕其恒星公转时,行星的引力也会轻微地“拖拽”恒星,使恒星产生微小的、周期性的“摆动”。当恒星在摆动中朝向地球运动时,其星光光谱会发生“蓝移”;当它背离地球运动时,则会发生“红移”。
而研究团队的任务,就是精确测量出这种由行星引力引起的、极其细微的星光光谱周期性位移。
此次研究的主力设备是安装于麦克唐纳天文台(McDonald Observatory)霍比-埃伯利望远镜(Hobby-Eberly Telescope)上的“宜居带行星发现者”(Habitable-Zone Planet Finder, 简称HPF)。
HPF是一款高精度近红外光谱仪,主要用于搜寻附近恒星宜居带内的类地行星,研究团队整合了全球多台望远镜过去二十余年的观测数据作为基线,首先精确化了该系统中已知的那颗内圈行星(也就是“GJ 251b”)的信号。
随后,他们将基线数据与HPF的新高精度数据相结合,识别出了一个周期为54天的、更强的信号,这清晰地指向了第二颗行星——“GJ 251c”的存在。
为了进一步验证,团队还使用了安装在基特峰国家天文台的NEID光谱仪的数据,确认了这个信号的真实性。
研究人员表示,“GJ 251c”的质量大约是地球的4倍,从已知的观测数据来看,它极有可能是一颗超级地球,在此基础上,再加上它正好位于宜居带之中,所以一个合理的推测就是,其星球表面有可能允许水以液态的形式大量存在,并因此具备了孕育生命的可能。
更重要的是,“GJ 251c”距离地球仅18.2光年,在宇宙尺度上,这个距离可以说是非常近了,从理论上来讲,我们下一代的望远镜(例如30米望远镜)可以“看”到它。
而这也就意味着,届时“GJ 251c”将成为少数几个真正可以进行大气探测、温度测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,就有可能被我们发现。
参考资料:
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