我們在歡呼發現類日恆星周圍的行星時，且保持警醒，我們無法通過這個方法發現更多的系外行星。即便有發現，也是公轉週期短、距離恆星非常近的天體，就比如飛馬座51b行星，溫度達到5000多攝氏度，儼然一個地獄的代名詞。

出品：太空伊卡洛斯

第一顆繞著類日恆星運行的系外行星飛馬座51b的發現讓今年的諾貝爾物理獎非常有趣，我們不妨來詳細說說，發現飛馬座51b的技術原理，以及這個科學技術對於今後發現系外行星有何影響。需要指出的是，飛馬座51b系外行星並非人類發現的第一顆系外行星，而是第一個類日恆星周圍的系外行星，這驗證了一句話：來得早不如來得巧，人類發現的第一顆系外行星這個成就碌碌無為，沒有得到諾貝爾級的科學肯定，恰恰是類日恆星周圍的系外行星獲得了肯定。

圖注：飛馬座51b系外行星的想象圖，擁有一個超高溫表面。

圖注：飛馬座51b系外行星軌道距離恆星太近

第一顆系外行星位於一顆快速轉動的脈衝星周圍，脈衝星可是一個超級緻密的天體，是大質量恆星遺留下來的核心部分，每隔不到1秒的時間，脈衝星可釋放出強大的脈衝，好似我們夜晚看到的來自遠處燈塔照射過來的信號，因此得名脈衝星。當系外行星繞著脈衝星轉動的時候，它們會輕微地拽動脈衝星，造成搖擺，從而導致脈衝星向地球發出放射線頻率的細微變化，我們因此發現了第一顆系外行星。

技術源於1842年

從技術角度看飛馬座51b的發現，其實非常乏味，我們幾乎看不到任何未來。發現飛馬座51b的技術來自多普勒頻移測量，這不算一項新的技術，天文學家對恆星的多普勒頻移測量技術誕生於1842年，到了1995年，麥耶和奎洛茲在研究中才取得了一些進步，把儀器的精準度提高至新的高度，並監測著恆星的最細微變化。這說明用於飛馬座51b的觀測技術與發現脈衝星周圍的系外行星不一樣，用於研究脈衝星周圍系外行星的技術由脈衝的固定頻率決定，因此這一技術並不適用於對類日恆星的觀測。

圖注：多普勒頻移測量技術在系外行星觀測上的應用，圖片由頭條號太空伊卡洛斯製作。

我們只能對恆星自身的移動進行細緻觀察，天文學家耗費了幾年的時間才改善了相關技術，這就是光譜變化。天文學家使用分光計將遙遠天體的光進一步分解成多種組成部分，其實就是一道彩虹。通過光譜的幫助，天文學家就可以從光譜上遺留的光譜指紋，找出已知元素的一系列特徵，包括氫和碳。天文學家還可以據此重複的對恆星進行有效觀察，從中發現光譜的變化。光譜的變化還能夠揭露恆星通過多普勒頻移進行的運動，就如同救護車經過我們時，我們聽到的呼嘯聲忽大忽小；當一個光源靠近你的時候，光線以高頻率移動，當光線離你越來越遠，則光線以低頻率和紅光方向移動。

最終，飛馬座51b行星出現在高敏分光鏡上，需要指出的是，這個分光鏡只能分辨出距離恆星不到1000萬公里軌道上的行星，如果行星距離恆星太遠，那麼就無法探測到。這就是光譜探測法的一個弊端，因此我們在歡呼發現類日恆星周圍的行星時，且保持警醒，我們無法通過這個方法發現更多的系外行星。即便有發現，也是公轉週期短、距離恆星非常近的天體，就比如飛馬座51b行星，溫度達到5000多攝氏度，儼然一個地獄的代名詞。

圖注：熱木行星過於靠近恆星，其溫度普遍非常高。

凌日法的逆襲

2009年，開普勒系外行星探測器升空之後，科學家發現通過凌日法可以發現大量的系外行星。其技術原理是當系外行星路過恆星盤面的時候，恆星亮度就會出現微弱的變化、變暗，因為行星遮擋了。起先這個方法發現了大量熱木行星，因為此類行星的體積大，遮擋效果明顯，很容易被發現。但我們並非要找到如此多的熱木行星，我們的目標是類地行星。偏偏類地行星的體積小，比如地球、火星，都遠遠小於木星。因此要用凌日法發現類地行星，還需要進行技術上的升級，提升靈敏度，這樣才能發現更加微弱的恆星亮度變化。

圖注：由凌日法觀測系外行星的原理，系外行星是圖中灰色圓圈，路過恆星盤面的時候，會引起遮擋。

凌日法的提升效果筆者認為與引力波的發現是類似的，引力波之前沒有探測到的最大原因就是靈敏度不夠，LIGO通過升級提升了靈敏度，也發現了引力波。如果改進凌日法，提升靈敏度，那麼發現類地行星的概率就會大大增加。凌日法還有一個優勢，可收集到系外行星大氣層的光譜信號，通過光譜分析，我們可以得出這款行星的大氣層中有哪些元素，如果有氧氣也能發現。除了凌日法，還有搖擺法等，都需要極高的靈敏度才能探測到類地行星，這也是為什麼目前發現的類地行星偏少，熱木行星偏多的原因。

圖注：這就是飛馬座51恆星的觀測圖像，這個恆星系統不太可能有生命

綜上所述，飛馬座51b行星雖然在類日恆星周圍，但其軌道比水星軌道的半徑還要小，表面溫度極高，根本不適合任何已知的生命形式存在。從系外行星角度看，飛馬座51b行星這顆星球代表著地獄，但科學家卻視為希望，因為它開啟了類日恆星周圍的系外行星探測序幕。接下來，如果要想發現更多的系外行星，只能不斷提升觀測靈敏度，才有望發現太陽系之外的類地行星，進而找到地球2.0行星。