發現至今與地球最類似的系外行星

49太歲

　　美國加州大學聖克魯茲分校（University of California, Santa Cruz）與華盛頓卡內基研究所（Carnegie Institution）等機構天文學家組成的Lick-Carnegie Exoplanet Survey研究團隊，利用位在夏威夷的凱克1號望遠鏡（Keck I）及HIRES光譜儀，經歷11年的長期追蹤觀測，在Gliese 581這顆恆星旁發現一個地球大小的系外行星，編號為Gliese 581g；更讓這些天文學家興奮的是：Gliese 581g就位在其母星的「適居區（habitable zone）」內，也就是與母星的距離恰好可使水處在液態狀態的範圍。

　　如果這個發現得以確認，那麼這將是到目前為止已知與地球最近似、最有居住潛力（potentially habitable ）的系外行星。這個發現同時顯示：目前天文學家以地面望遠鏡觀測就已經有能力可偵測到地球大小的系外行星；而且在這麼近的恆星旁就可發現與地球類似的系外行星，顯示這類行星可能相當普遍。但需要注意的是：對天文學家而言，所謂「有居住潛力」的行星，並不代表一定是適宜人類居住的地方，或甚至已經有生命居住其上；它只代表「如果」這顆行星上有水的話，可以是液態水的狀態，所以它「可能」擁有液態水和大氣等可支持生命生存的要素。

　　Gliese 581（縮寫為Gl 581）是顆紅矮星，位在天秤座方向，距離地球非常近，只有20光年。而且事實上，Steven Vogt等天文學家在Gliese 581旁發現的新行星不只1顆，而是2顆；這讓Gliese 581旁已知的行星數多達6顆，直逼我們太陽系的8顆行星，是迄今已知擁有行星數量最多的系外行星系統。與我們太陽系類似，Gliese 581旁的行星軌道都幾近圓形；其中Gliese 581g的質量僅約為地球的3～4倍，繞其母星公轉一週約為37天，以這樣的質量來看，應該是與地球類似、有著堅硬地表的岩質行星，但它仍有足夠的重力可以保留大氣層，不致於全部逸散至太空。若其組成成分與地球類似，則其直徑將僅約為地球的1.2～1.4倍；身在這顆行星上，會感覺表面重力比在地球上強一些而已，對人類而言，輕易就可適應這樣的微小改變。

　　雖然581g恰好位在不冷也不熱的適居區內，表面平均溫度約攝氏零下31度～零下12度左右；但是這顆行星處在潮汐鎖定（tidal lock）的狀態，也就是它自轉的週期與繞母恆星公轉一樣，使得它一直以同一面面對它的母星，所以有一面將一直處在白晝的熾熱狀態下，另一面則永遠在寒冷的黑暗中，雖使氣候相當穩定，然而在這顆行星上真正適合居住的地方只在晝夜界線（terminator）上。

　　凱克望遠鏡的HIRES光譜儀可以精確測量恆星的徑向速度（視線方向速度），如果有行星存在的話，恆星會受到微弱的行星重力影響而有週期性的微小徑向速度變化，這是到目前為止發現最多系外行星的方式。不過當行星數量比較多的時候，母恆星所受到的擾動也變多，其運動變得相當複雜，天文學家得非常小心的分析觀測資料，才能得出每顆行星的軌道和質量等參數。而像Gliese 581g這麼小的系外行星更難偵測出來，Vogt等人總共對Gliese 581觀測了238次之多，而且HIRES的徑向速度精確度達每秒1.6公尺，再加上先前日內瓦天文台（Geneva Observatory）研究團隊的觀測資料，才終於讓Gliese 581g現形。

　　除了徑向速度資料外，團隊人員還利用田納西州立大學自動望遠鏡（Tennessee State University robotic telescopes）去測量Gliese 581每晚的視亮度，由此也確認Gliese 581的徑向速度變化來自新行星，而非恆星自身的改變。此外，由於他們必須非常小心謹慎地進行測量，到目前為止僅擁有少數恆星的長期監測資料，但他們由此嘗試估計可能至少有1顆適居行星的恆星數量，結果讓他們相當吃驚：銀河系中約有10-20％的恆星應該至少有1顆適居行星；以銀河系總數約數千億顆恆星來看，表示我們銀河系中適居行星數量可能高達數百億顆。但要注意的是：這是一種外差式的估算，誤差可能非常大。

　　Gliese 581還有另2顆行星位在適居區邊緣，其中一顆581c在適居區內偏熱的區域，另一顆581d則在適居區之外偏冷的區域。有些天文學家認為581d如果擁有濃厚的大氣層，那麼在溫室效應作用下，或許也是適居行星。