宇宙地球人类三篇 第8章 巴纳德星

我们来详细讲解一下着名的巴纳德星。

巴纳德星是一颗非常特殊的恒星，虽然它只是一颗暗淡的红矮星，但却在天文学史上占据了多个重要席位。它最广为人知的特点就是其极快的自行速度和与太阳系极近的距离。

以下是关于巴纳德星的详细讲解：

1. 基本特性与“逃逸的恒星”

- 距离与位置：巴纳德星位于蛇夫座，距离地球约5.96光年。它是继南门二（半人马座α）三合星系统之后，距离太阳系第四近的恒星系统（前三名是比邻星、南门二A和B）。

- 恒星类型：它是一颗M4型红矮星。这类恒星质量小、表面温度低、亮度微弱。巴纳德星的质量约为太阳的14%，半径约为太阳的15-20%，表面温度约3,100开尔文（比太阳的5,800K低得多）。

- 极快的自行：“自行”是指恒星在天空中相对于背景星空的实际移动速度。巴纳德星拥有所有已知恒星中最大的自行速度，每年在天球上移动约10.3角秒。这意味着只需180年，它就能在天空中移动相当于一个月亮直径的距离！这个高速运动为其赢得了“巴纳德 runaway star”（逃逸之星）的绰号。这是因为它在银河系中的轨道与大多数恒星不同，正高速朝向太阳系飞来。

2. 历史与争议的“行星系统”

- 发现与命名：该星于1916年由美国天文学家爱德华·爱默生·巴纳德（Edward Emerson Barnard）发现，并以其姓氏命名。他准确测量了其前所未有的自行速度。

- “巴纳德星行星”事件：在20世纪60年代和70年代，天文学家彼得·范德坎普（Peter van de Kamp）经过长达数十年的观测，宣称通过天体测量学方法发现了围绕巴纳德星运行的至少一颗行星大小的天体。这一发现曾引起巨大轰动。然而，其他天文台无法重复这一结果。后来的更精确观测表明，范德坎普探测到的信号很可能是由他使用的望远镜在进行维护和升级时引入的系统误差所造成的。这是一个天文学史上着名的误报案例，也说明了系外行星探测的难度。

- 现代的确切发现：尽管早期的发现是错误的，但科技的进步最终带来了真相。2018年11月，一个名为“红点”（Red Dots）的观测项目宣布，通过高精度径向速度法（通过测量恒星光谱的多普勒摆动）在巴纳德星周围发现了一颗超级地球。

- 巴纳德星b：这颗行星的质量至少是地球的3.2倍，它在一个约233天的周期内绕恒星运行。

- 冰冻世界：然而，它位于恒星的雪线之外，距离母星较远，接收到的恒星辐射能非常少，其平衡温度约为-150°C。因此，它是一个极度寒冷的“雪球”世界，表面不可能有液态水存在，不适合我们所知的生命形态。

3. 作为红矮星的特点与宜居性探讨

- 耀斑活动：与比邻星等许多活跃的红矮星不同，巴纳德星是一颗非常“年老”且“安静” 的恒星。它的年龄可能高达100亿年，其磁活动水平很低，很少发生强烈的耀斑。这种稳定的环境对于其周围可能存在的行星大气保留来说是一个有利条件。

- 宜居带：巴纳德星的宜居带（液态水可以存在的区域）距离它非常近。尽管已经发现了一颗行星，但天文学家并未排除在其更近的轨道上存在其他、更小岩质行星的可能性。寻找位于其宜居带内的行星，仍然是未来研究的一个重要目标。

- 未来的“近距离接触”：由于巴纳德星正高速朝向太阳系运动，大约在公元11,800年，它将与太阳系的距离达到最近，约3.75光年，届时它会取代比邻星，成为除太阳之外距离我们最近的恒星。之后，它又会逐渐远离。

总结

巴纳德星是一个极具传奇色彩的恒星。它因其极快的自行速度而闻名，是天文学家研究恒星运动的经典范例。它经历了从“可能拥有行星”的明星到“发现错误”的典型案例，再到最终凭借现代技术“确凿发现一颗冰冻行星”的完整科学过程，完美体现了科学在自我怀疑和修正中前进的本质。

尽管已发现的行星巴纳德星b是一个寒冷的世界，但它作为距离太阳系极近的一颗古老而稳定的红矮星，仍然是未来搜寻更多系外行星、研究行星系统演化以及或许某一天人类星际探测器尝试飞掠的重要目标。它就像一位安静而迅捷的邻居，始终吸引着天文学家好奇的目光。

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