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比鄰星是距離太陽係最近的一顆恒星,劉慈欣的《三體(ti) 》小說中的三體(ti) 人,就是生存在這樣一個(ge) 係統中的智慧生命。當然這隻是科幻,但許多科幻都是對未來的一些科學預測,那麽(me) 那裏真的有三體(ti) 人嗎?
我們(men) 今天就來好好解剖一下這個(ge) 三星係統,看看那裏到底是個(ge) 啥樣子。
比鄰星是三星家族中的小老三
南門二星又叫半人馬座α星,是一個(ge) 三星係統,由三顆恒星組成,即南門二A星、B星、C星。後麵我有時會(hui) 把它們(men) 稱為(wei) 老大老二老三,大家別搞混了。這個(ge) 三星係統距離我們(men) 約4.3光年。
三兄弟的質量分別是:老大約為(wei) 太陽的1.1倍,老二約為(wei) 太陽的0.9倍,也就是說這兩(liang) 兄弟與(yu) 太陽質量不相上下,表麵溫度和亮度也差不多,老大稍比太陽亮點。
俗話說,龍生九子各不相同,這老三與(yu) 老大老二同生於(yu) 一個(ge) 恒星係統,卻像武鬆和武大郎一樣差異甚大。老三C星隻是個(ge) 紅矮星,個(ge) 頭很小,半徑隻有不到太陽1/3,約20萬(wan) 公裏,質量隻有太陽約12%,表麵溫度約太陽一半,亮度是太陽的1/18000。
南門二A星絕對星等為(wei) 4.45等,視星等為(wei) 0.01等;南門二B星絕對星等為(wei) 5.71等,視星等為(wei) 1.33等;比鄰星絕對星等為(wei) 15.49等,視星等約為(wei) 11等。星等是數值越小越亮,負得越多越亮,每個(ge) 星等之間亮度相差2.512倍,而人眼能看到最低亮度的星等為(wei) 6等。
由此我們(men) 可以看出,南門二老大老二是夜空中肉眼能看到很亮的星星,它們(men) 在全天恒星亮星中排位分別為(wei) 第6位和第20位。而老三比鄰星雖然距離我們(men) 最近,卻肉眼無法看到。
南門二星三兄弟的位置和運動規律
這三顆星現在的位置是老三距離我們(men) 最近,隻有4.24光年,因此被人們(men) 稱為(wei) 比鄰星,意為(wei) 最近的鄰居,天涯若比鄰嘛。A星和B星距離我們(men) 要遠一些,約4.37光年。
這三顆星的運動模式是,老大老二相互環繞運動,而老三則繞著老大老二公轉,偏心率為(wei) 0.5179。老大老二兩(liang) 顆星相距最遠時約為(wei) 35.6AU(天文單位),即53.3億(yi) 公裏,還沒有太陽到冥王星平均距離大;而相距最近時隻有11.2AU(16.8億(yi) 公裏),隻相當於(yu) 太陽到土星之間的距離;
土星和冥王星都是太陽係內(nei) 部的行星,南門二A星和B星卻是兩(liang) 顆和太陽相當的恒星,在這麽(me) 近距離相互環繞,它們(men) 之間的引力效應可想而知。老大老二兩(liang) 星相互環繞公轉周期約79.91個(ge) 地球年。
比鄰星則圍繞著老大老二公轉。早年,科學界對比鄰星屬不屬於(yu) 這個(ge) 恒星係統還有爭(zheng) 議,2017年,一個(ge) 科學團隊對比鄰星的徑向運動進行了精確的測量,從(cong) 而證實比鄰星是圍繞著A、B兩(liang) 星公轉,這樣比鄰星就是這個(ge) 三星係統的小老弟了。
比鄰星圍繞著A、B星公轉一圈需要547000年,偏心率約0.5,最遠時距離A、B星為(wei) 0.22光年(13000天文單位),也就是約1.95萬(wan) 億(yi) 公裏。
人類還無法直觀了解係外行星
南門二有生命存在嗎?現在還無法肯定。因為(wei) 現在人類不但無法到現場去看一下,就是用最大的望遠鏡也無法看到那裏的樣子。人眼的最小分辨張角約1'(1角分),也就是這個(ge) 物體(ti) 不管遠近,到達人的視網膜時,必須有1'的張角。1°(1度)為(wei) 一周的1/360,1'為(wei) 1°的1/60,就是這麽(me) 大的一個(ge) 張角,人眼才能分辨。
由於(yu) 恒星距離我們(men) 太遠,最近都有4光年以上,因此幾乎所有的恒星到達人眼時都無法分辨出圓麵,即便用最高級的天文望遠鏡,也無法擴大到1'的張角,因此就隻能看到一個(ge) 亮點。迄今為(wei) 止,似乎能看到圓麵的恒星隻有參宿四,因為(wei) 這顆星距離我們(men) 不太遠,直徑卻有太陽的上千倍。
因此,現在人類發現了太陽係外4000多顆行星,都不是“看到”的,而是“猜到”的。可能有人會(hui) 說了,原來科學家們(men) 也像我一樣瞎子估水,一擔兩(liang) 桶的猜啊。其實科學家們(men) 的“猜”不是隨意地猜,而是計算。
天文學家們(men) 尋找太陽係外行星的方法
現在觀測係外行星主要有兩(liang) 種方法,一種是淩星法,還有一種是引力攝動法。這兩(liang) 種方法都要借助高科技的天文望遠鏡來觀測。
淩星法就是當行星正好運行到人們(men) 觀測恒星的視線中間時,會(hui) 對恒星的光度造成影響,通過計算這種影響和光變周期,就知道這是不是一顆行星,大致有多大體(ti) 積,距離有多少,公轉周期是多少。
而引力攝動法是根據萬(wan) 有引力定律來測算的。恒星與(yu) 行星之間的引力作用,會(hui) 讓恒星運動發生一定的改變,根據這個(ge) 改變的大小和周期變化,就能夠計算出恒星的質量和距離,以及運行的相關(guan) 參數。
這幾種方法的綜合運用,得到的結果就是相當精確的。所以就常爆料找到了什麽(me) 地球大表哥二表哥的,但這些“親(qin) 戚”大多有牽強附會(hui) 的成分,到底有幾分相像誰也不知道。
但這些方法雖然可以計算出行星與(yu) 恒星的大致距離,從(cong) 而得出是不是在宜居帶,但是無法看到那裏有沒有生命的。即便是在宜居帶,也不一定就會(hui) 孕育和進化出生命來,比如金星和火星,都有進入過或有機會(hui) 進入太陽的宜居帶,但並沒有孕育出生命。
隻有二級以上文明才有可能被我們(men) 探測出來
依靠人類現有技術,不要說對太陽係外生命進行觀測,就是有像人類這種文明程度的生命,也無法觀測到。隻有當這個(ge) 文明能夠影響恒星的運動和光變,比如製造戴森球包裹恒星,才可以通過觀測發現。這種文明至少要達到二級文明左右,而科學家評估的人類文明,現在隻有0.73級。
NASA在上世紀七十年代發射的旅行者1號,在飛離地球64億(yi) 公裏處拍攝了一張令人震撼的照片,在茫茫太空中地球就成了隻有0.12個(ge) 像素大小的暗點,比陽光中的一粒塵埃還小。而在這粒太空塵埃上,有70多億(yi) 人在吃喝拉撒爭(zheng) 風吃醋,細思極恐。
而最近的恒星都有4.3光年,是64億(yi) 公裏的6356倍,現代最大的望遠鏡也看不到這粒灰塵,又怎麽(me) 能知道那裏有沒有人類這種文明,甚至比這還要低級的生命存在呢?
因此,在南門二恒星係統中有沒有生命存在還得靠猜
現在的基本理論認為(wei) ,生命不可能在恒星上存在,隻能起源於(yu) 行星上。南門二的老大和老二星周圍是沒有發現行星存在,隻分別有一個(ge) 星周盤,也就是圍繞著恒星赤道形成一個(ge) 塵埃盤。
這些塵埃加起來的總質量約月球質量的百萬(wan) 分之一到千萬(wan) 分之一,月球質量是地球的1/81,因此,這些塵埃全部凝聚成一個(ge) 球,如果是月球密度,直徑就隻有16公裏,這樣的球上是不可能孕育出生命的。
倒是遠離老大老二的小老弟比鄰星,現在已經發現了兩(liang) 顆行星。按照行星命名規則,它們(men) 被命名為(wei) 比鄰星b和比鄰星c。比鄰星b質量約地球的1.17~1.3倍,是一顆岩石類地行星,距離比鄰星約0.49AU(735萬(wan) 公裏),公轉周期11天;比鄰星c質量約是地球的7倍,是一顆氣態行星,被認為(wei) 是一顆迷你型的海王星,軌道半徑約1.49AU(2.235億(yi) 公裏),公轉周期為(wei) 1928天(約5.28地球年)。
那麽(me) 這兩(liang) 顆行星有生命存在嗎?我們(men) 來分析一下。
最有可能存在生命的是比鄰星b
因為(wei) 比鄰星b在宜居帶。所謂宜居帶,就是行星距離自己的母恒星在恰當的距離,恒星的輻射讓行星能夠保持不冷不熱的溫度,這個(ge) 溫度適宜液態水的存在。由於(yu) 比鄰星光度和溫度都低,因此在距離其700萬(wan) 公裏的地方就是適宜的溫度。
既然在宜居帶,有科學家認為(wei) 這顆行星上有可能會(hui) 存在生命。但是事實是,比鄰星b由於(yu) 距離比鄰星太近,早就被潮汐鎖定,就是永遠一麵向著比鄰星,一麵背著比鄰星。這樣就有一麵永遠是白天,被恒星的熾熱輻射蒸烤,溫度永遠維持在數百攝氏度;而另一麵永遠是黑暗,處於(yu) 零下一百多攝氏度的酷寒之中。
因此,即便這顆行星上真的能夠誕生出生命,也隻能在其晨昏圈,就是白天和夜晚交界的地方,在那一帶溫度可以達到0℃以上,因此可能存在著液態水。
但即便有生命,存在的環境也十分嚴(yan) 酷
比鄰星雖然年齡比太陽還要大些,大概48.5億(yi) 歲了(太陽約46億(yi) 歲),但太陽已經是中年,而比鄰星還是嬰兒(er) 。這是因為(wei) 比鄰星質量小,中心核聚變比太陽溫和許多,因此燃料消耗就很慢,壽命就超長。比鄰星的壽命約有3~4萬(wan) 億(yi) 年,現在才48億(yi) 歲,相對其壽命不就是嬰兒(er) 期嗎?
研究發現,紅矮星在誕生早期,表麵活動異常激烈,常會(hui) 爆發巨大耀斑。而比鄰星距離主星距離隻有700多萬(wan) 公裏,耀斑爆發出的高能量X射線和紫外線輻射,會(hui) 摧毀比鄰星b向陽表麵的一切;而且其公轉周期隻有11天,那是多快的一個(ge) 速度啊,這樣上麵的風暴就遠比地球大多了。(上圖為(wei) 地球上看太陽和比鄰星b上看比鄰星的比例)
因此即便比鄰星b晨昏圈孕育出了生命,經受的摧殘也比地球嚴(yan) 酷很多。
比鄰星c距離比鄰星有2.2億(yi) 多公裏,在這樣一個(ge) 暗淡低溫恒星係統,距離這麽(me) 遠,就是一個(ge) 冰球了,表麵溫度在零下兩(liang) 百多攝氏度,而且還是一個(ge) 氣態行星,基本不可能孕育出生命。
比鄰星b不會(hui) 出現《三體(ti) 》小說描述的那種三個(ge) 太陽炙烤環境
在《三體(ti) 》小說中,三體(ti) 人受的罪比上麵描述的比鄰星b還要嚴(yan) 酷,三個(ge) 太陽輪流炙烤,有時候會(hui) 三個(ge) 太陽同時出現,烈焰燒毀地麵的一切。但事實是,在比鄰星b上不會(hui) 出現這種情況,因為(wei) 比鄰星b雖然距離南門二A星和B星不算遠,隻有0.22光年,但也不會(hui) 受到它們(men) 的炙烤。
我們(men) 來看看在比鄰星b上看南門二A星有多亮
絕對星等與(yu) 視星等的換算公式為(wei) :m=M-5log(d0/d),這裏的m為(wei) 視星等,M為(wei) 絕對星等,d0為(wei) 10秒差距(約32.6光年),d為(wei) 天體(ti) 實際距離。
南門二A的絕對星等為(wei) 4.45等,我們(men) 將其代入公式計算,可得出在0.22光年距離的比鄰星b上看南門二A星,亮度為(wei) -6.4等,而老二比老大亮度還要弱一些。在地球上看月球的亮度為(wei) -12.7等,夜空最亮的星星是行星金星,最亮時為(wei) -4.7等。
因此看到的A星也就比金星亮一些,比月亮亮度要小近400倍,這樣的亮度怎麽(me) 會(hui) 炙烤呢?(見下圖)
所以,如果比鄰星b上真的有三體(ti) 人存在,其生活環境再怎麽(me) 嚴(yan) 酷,也不會(hui) 像小說《三體(ti) 》那樣受到三顆太陽的炙烤。而所謂三體(ti) 艦隊入侵地球的故事就更純屬虛構了,二級文明以下的科技文明,是無法逾越恒星際遠航的。
這也是我過去說,如果真有外星人來到地球,那一定比人類科技文明要高出很多,才能做到這一點,而現階段奢談所謂人類抵抗外星人入侵的話題,都是扯淡。
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