科學家觀察TRAPPIST-1和Proxima Centauri，有一些關於彗星帶的新發現。
2017年，一個國際天文學家團隊公佈了一項重大發現。基於常年的觀測，他們發現TRAPPIST-1①系統（一顆距離地球四十光年的光譜類型為M的紅矮星）至少有七顆巖態行星！不僅如此②，其中有三顆行星都在宜居帶，而且這個系統已經有八十億年的時間來發展生命必須的化學物質。
與此同時，因為這些行星緊緊圍繞著他們的母星公轉，人們開始猜測這三個行星或許可以長期地擁有大氣層和液態水。根據那個國際天文學家團隊的最新研究，這一切的疑問都歸結於形成行星的碎屑盤從哪裡來，還有周圍的彗星是否會繼續貢獻他們的水資源。
負責這項研究的團隊是由馬克斯·普朗克天文研究所的（MPIA）Sebastian Marino帶領的。團隊裡有來自劍橋、華威、伯明翰大學和哈佛-史密森天體物理中心的研究員，當然還有MPIA的。這項描述他們驚人發現的研究發表在了《皇家天文學會月刊》上。
關於太陽系的形成，當前天文學家普遍認為太陽系是在46億年前誕生於一團聚集著氣體，遊蕩著塵埃和揮發物的星雲（又名：星雲假說）。在這個理論中，元素先在中央聚合，再經過引力坍縮形成了我們的太陽。其餘的物質長年累月地圍繞著太陽漫無目的漂浮，最終，它們達成了共識，互相靠攏，吸聚成了各大行星。
在太陽系的外圍，沒抱團而剩下的物質成了邊疆的守衛者，太陽系的腰帶，同時涵養了大量的冰核③——這就是柯伊伯帶。根據晚期撞擊理論④，從柯伊伯帶脫離的數不勝數的彗星和冰凍物質落回到太陽系的中心，而它們帶來的水分，分散在地球和太陽系的各個角落。
如果TRAPPIST-1行星系有自己的柯伊伯帶，那麼就可以推斷出類似的過程。在這種情況下，重力的些微變化會導致物體從柯伊伯帶上被踢出，然後這些物體在朝著七個行星運行時其表面會有水沉積。在合適的大氣環境作用下，恆星的HZ中的三個行星表面可能已經有大量的水。
正如馬裡諾博士通過電子郵件向《今日宇宙》解釋的那樣：
柯伊伯帶的存在表明該行星系可能有大量的揮發物和水。該儲層通常位於行星系的較冷區域之外，但是存在各種不同的過程，可能會將一部分富水物質帶到HZ行星附近並輸送其含量。找到彗星帶表明首先就存在這樣的儲水層。
冥王星及其衛星位於海王星軌道以外的含冰小行星柯伊伯帶。圖片來源：NASA.
然而，馬裡諾博士也提出一個警示，即今天的恆星周圍如果沒有這樣的柯伊伯帶，並不能證明這個星系沒有足夠的水來維持生命。完全有可能有這樣一個柯伊伯帶的星系在數十億年的演化之後，由於一些激烈事件而最終失去了它們。由於柯伊伯帶會隨著時間的推移自然而然變得不那麼大而亮，因此它們也可能變得太微弱而無法檢測得到。 為了尋找環繞TRAPPIST-1行星系的外柯伊伯帶，研究小組依靠了阿塔卡馬大型毫米波天線陣（ALMA，簡稱阿爾馬）收集的數據。該陣以高靈敏度地檢測到那些電磁輻射在紅外和無線電波長之間的物體而聞名。
這使ALMA可以看到塵埃和揮發性元素（如一氧化碳），而這二者是碎屑帶的特徵。它們通常太微弱，可見光之下看不見它們，但由於它們從恆星各自吸收的熱量而發出熱輻射。儘管ALMA很敏感，但該團隊沒有發現在TRAPPIST-1周圍存在外柯伊伯帶的證據。
“不幸的是，我們沒有在TRAPPIST-1周圍偵測到，但是我們的上限讓我們能排除該星系最初在與柯伊伯帶（ Kuiper Belt）相近的距離上有一個巨大的大型彗星帶這一點。” Dr. Marino說，“儘管該星系可能確實有過一個彗星帶，但是由於星系內的動態不穩定性而被完全破壞。
TRAPPIST-1星系中的三顆行星 TRAPPIST-1e, f 和 g位於該星系的“宜居帶”中。
他們進一步得出結論：TRAPPIST-1星系本應該天然帶有一個半徑小於40AU的行星盤和不到20個地球質量的物質。此外，他們還得出結論：行星盤中的大部分塵埃顆粒很可能已經向內移動，並已成為了該星系中七顆行星的一部分。
Dr. Marino和他的同事們還用他們的建模代碼來檢測關於比鄰星Proxima Centauri及其系外行星的檔案ALMA數據，被檢測的行星包括被岩石覆蓋的潛在宜居星球 Proxima b和新發現的超級地球 Proxima c。2017年，ALMA數據被用於證明那裡有冷塵和碎片帶的存在，這被看作是一種該恆星擁有更多系外行星的可能跡象。
在這裡，他們的結果僅顯示了氣體和塵埃排放的上限，這意味著 Proxima Centauri的年輕盤大小大約是形成太陽系的盤的十分之一。正如Dr. Marino 所言，這項研究提出了一些關於小質量恆星系統的問題：
如果我們持續發現觀察到的這類星系沒有巨大的彗星帶，那意味著本該形成彗星的物質在附近形成了新行星或使附近的行星變大。這些行星的組成尚不確定，因為它實際上取決於行星的位置和形成方式。還有要指出的是，在附近的恆星中，20%周圍有這種彗星帶，這些恆星和太陽相似或者更大更亮。而在小質量恆星周圍彗星帶會更罕見，我們只在M恆星周圍觀察到幾個。
一位畫家對半人馬座比鄰星星系的藝術圖：Proxima b位於比鄰星左側，而Proxima C在比鄰星右側。圖片來源：Lorenzo Santinelli
Marino博士稱：“相較於M型恆星周圍的冷帶，可能是由於某些特定的星系偏袒導致我們更容易發現亮星周圍的較暖帶。當然，這也可能是圍繞類太陽恆星（G型恆星以及亮度更高的光譜型恆星：O型、B型、A型、F型）的行星系和圍繞紅矮星的行星系之間的的本徵差別導致的。簡而言之：這些結果使得早期的水如何輸運到M型星系統的各處成為了一個迷。”在此之際，為了重新完善他們的模型以及增加被探測的可能性嗎，他們鼓勵Marino博士以及他的同事把他們的技術應用至更年輕，離我們更近的恆星系統。
這些付出與努力同樣也受益於將會在未來幾年投入使用的新空基、地基望遠鏡。Marino博士稱：“預計某些下一代天文望遠鏡會更加靈敏，由此可以觀測到那些已經被確認存在，但亮度不足以用現有的望遠鏡觀測到的星帶。與一些其它發現相同，這些結果都表明系外行星研究如何從探索過程到表徵過程。隨著設備和方法學的進步，我們將會看到其他類型的行星系與我們太陽系的差異。”
給小白的科普（按文中出現順序）：
①TRAPPIST-1：在眾多系外行星中，距離地球約39.13光年的TRAPPIST-1是一個特別的存在。該行星系統擁有7顆類地行星，其中2顆行星的體積在火星和地球之間，而其他五顆行星都與地球的體積非常接近。共有3顆行星的軌道位於“宜居帶”內，而較內側6顆行星的軌道幾乎都是共振的。與此同時，除了太陽系以外，TRAPPIST-1也是科學家們瞭解最多的行星系統。
② Kuiper Belt：柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道（距離太陽約30天文單位）外黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區域，被認為包含許多微星，它們是來自環繞著太陽的原行星盤碎片，它們因為未能成功地結合成行星，因而形成較小的天體，最大的直徑都小於3000公里。
③Proxima Centauri：在廣闊無垠的太空中，有無數顆恆星，其中離太陽最近的一顆恆星稱為比鄰星，它位於半人馬座，學名：半人馬座α星C，離太陽只有4.22 光年，相當於399233億公里，可想而知，宇宙之大，雖說是比鄰也遠在天涯。比鄰星是一顆三合星。它們在相互運轉，因此在不同歷史時期， “距離最近”這頂世界之最的桂冠將由這三顆星輪流佩戴了。
相關知識
TRAPPIST-1，也被稱作：2MASS J23062928-0502285，是一個溫度極低的紅矮星，體積比木星稍大，但質量比木星要大得多。它位於水瓶座，距太陽39.6光年（12.1秒差距），檢測到該星周圍有七個氣候溫和的類地行星，比其他行星系中發現的都要多，2017年5月的一項研究表明，如果我們猜想這些行星是通過原行星盤來遷移到現在的軌道，那這個行星系的穩定性就不足為奇了。
作者：universetoday
FY：Astronomical volunteer team
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