天外有天

刘增义

近年来，科学家发现太阳系外行星的无可辩驳的事实，向世人宣示：天外有天。同时也表明，我们人类对自己所在的太阳系乃至银河系，还知之甚少。

最近，天文学家又发现了一颗围绕名叫格利斯876恒星旋转的行星，它的质量约有500个地球大小。由于这颗行星在一个很扁的椭圆形轨道上运行，并且旋转速率也异乎寻常，所以1年(公转1周)仅仅需要61天。它与它所围绕的、暗淡无光的红矮星之间的距离，比太阳系最里层的行星——被太阳烤焦的水星离太阳的距离还要近。但是，它的表面很可能有气体存在，气温或许在－75℃，按地球表面的温度标准，是奇冷无比的。在表层下面，紧靠着的或许是一个温暖层，温度要稍高些，也可能有某些化合物，如以液态存在的水，但这种水只是微滴，不适于生命的生存。

现在，人们还未给这颗新行星起名，能“证明”的也只是最晚发现的一颗太阳系外的行星。即使到现在，这些太阳系外的行星，也还只是存在于科幻作家们的想像之中。现在——你也许知道一点有关银河系的星球游戏了——尽管一颗颗的日外行星都诡秘异常，但是，最终还是要被天文学家们一一揭开它们神秘的面纱，目前已发现几十颗之多。

在1998年夏，欧洲天文学家就宣称，可能有四颗更大体积的日外行星，它们所围绕的恒星，都比格利斯876恒星离地球的距离远。在一项有争议的发现中，天文学家们采用了轨道式哈勃太空望远镜，也许是开天辟地第一次，得到了一颗脱离原行星，即一颗在形成过程中的日外行星可望而不可即的星象图。这颗被命名为TMR－1C的原行星，是从一颗年轻恒星中抛射出来的。这些新发现，正在推翻早期人们关于太阳系怎样形成，以及运转状态的种种猜想——而当天文学家们力求弄清它的全部意义时，却由此而引起一场激烈争论。

最晚发现的这颗日外行星的搜寻者，美国旧金山大学与加利福尼亚大学的杰弗里·W甭砦骱拖つ崽煳奶ǖ挠⒁岚拇罄亚人R北Ｂ蕖ぐ吞乩眨现在正领导着世界上两个顶尖级行星搜寻研究小组中的一个。自1998年以来，他们的研究小组，利用加利福尼亚圣荷塞的李克天文台和夏威夷群岛莫纳克亚山上的“可克1”号望远镜，一直在观测研究围绕众多恒星旋转的约400颗行星的样貌特征。

而两年前的观测就已表明：一是日外行星在外观上并无特别之处，它们围绕的恒星都是类太阳的或是古怪的脉冲星(爆炸了的恒星)，而围绕它们旋转的行星，都是由气体与尘埃混合而成的；二是一些日外行星的质量，以及它们的运行轨道，都大大出乎人们的预料。例如，在太阳系外新发现的一些行星，其质量比太阳系中最大的行星——木星，还要大许多倍，而木星的质量就是地球的300倍。大行星容易被发现，天文学家们寻找日外大行星，用的是早期的行星搜寻技术。

但就行星而言，它们之间运行轨道的差异之大，更使人困惑不解。例如，在新近发现的日外行星中，就有一颗1年(公转1周)只有3天多一点时间的，相比之下，绕太阳旋转的水星，1年也有88天之多。在太阳系中行星的运行轨道都接近于圆形，而许多日外行星，包括围绕格利斯876恒星旋转的那颗行星，它们的运行轨道都是椭圆形的。因而，天文学家们对偶然发生天体碰撞的原因，也有所猜想——如很接近的一颗小行星与另一大行星碰巧相撞，有可能抛出一个新的天体，并会反冲一颗行星进入一个椭圆形轨道。然而，马西对天发问，为什么会自然天成如此众多的椭圆形轨道呢?这可能另有原因，但现在人类还没有解释它的理论。针对这一问题，马西的研究小组希望弄清太阳系的体系结构，并打算确定太阳系的活动到底是正常的还是反常的。

天文学家们第一次发现太阳系外的行星，是在1991年。当他们观测到日外行星时，便大吃一惊，那颗人类第一次发现的日外行星，是在围绕一颗爆炸了的被称为脉冲星的恒星旋转的，而这颗脉冲星在以准确的时间间隔不断发射高能辐射波和辐射线。当时，美国宾夕法尼亚州州立大学的天文学家亚历山大·沃尔西切安，利用波多黎各岛上的阿雷西沃大型射电望远镜，发现了一直使他迷惑不解的辐射频率一改过去稳定的局面，发生了异变，而这些辐射是源于一颗被称作PSR－1257＋12的脉冲星。经过3年的观测分析，他确认这种不规则的奇异变化现象，是由在其周围运行的两三颗行星的引力摄动所致。

而在1995年10月，两位瑞士日内瓦天文台的天文学家，米歇尔·梅厄和迪尔·奎洛齐，也发现了一颗围绕飞马座51恒星旋转的行星，这是第一颗在“类太阳恒星”旁发现的日外行星。与沃尔西切安的研究一样，他们只是采用了不同的方法，瑞士天文学家是用多普勒位移法测量恒星光谱频率变化的。此后，太阳系外新行星就像大雷雨中的冰雹一样开始被发现。

天文学家们特别关注这颗围绕相对小的格利斯876红矮星旋转的行星，是因为它的存在暗示人们，许多的日外行星或许并不像以前人们想像的那样复杂。马西指出，银河系中的大多恒星，都是此类形形色色的小矮星，而最初的观察迹象表明，红矮星群可能是行星们的一块“肥沃的围猎场”。诸多的红矮星与格利斯876恒星一样，其质量约为太阳的1／10～1／3。

同时，马西还认为，红矮星群离太阳最近，而格利斯876恒星离太阳恰为15光年，在这些恒星当中，离太阳最近的早就被发现带有自己的行星。马西说，由于它们离太阳足够的近，以致我们最终能够获得它们清晰的图像。这就意味着人们下一步对围绕恒星运转的日外行星的研究，将集中于红矮星群。

马西及其同事们，在探测一些已形成的星系时，用这台新型哈勃望远镜发现了一颗也许是在另一时空完结时逸出的原行星。美国加利福尼亚帕萨迪纳日外行星研究小组的苏珊·特伦拜在观测研究之后认为，当人们通过间接技术观测行星时，看到的只是星系形成的结束，这就遗留下许多的未解之谜。与此相反的是，这个“哈勃星象图”却带给人们一些早期行星演变过程的蛛丝马迹。

特伦拜在用哈勃望远镜观测一些年轻恒星时，意外地发现了TMR－1C行星。她认为，两颗恒星近距离撞个满怀，会把它的某颗行星推入深层空间。要是TMR－1C被证明是一颗原行星，那么，特伦拜的上述判断不会有错，但也不是说任何天体都可以这样预测。

根据目前的资料分析，确信TMR－1C行星上的温度应该在1600℃～3000℃之间，而且它正以5千米／秒～10千米／秒的速度旋离它所围绕的恒星。NASA的天文学家埃得·魏勒则表示，如果这颗行星被进一步证实，那么，人们记住这个哈勃发现日将是最为重要的。特伦拜开始用可克望远镜进行跟踪观测，这将有助于进一步确信TMR－1C的温度和亮度，如它的温度高于3000℃，那么，它多半是一个隐蔽天体(如一颗恒星)，而如温度低于3000℃，就存在一个可能的目标范围(包括一颗行星)。

今天，在太阳系外一片片天外之天的发现，引起了人们极大的关注，马西更确定了一个更为专一的研究目标：对那些离太阳很近的恒星进行观测，目的是探寻类地行星——以人类为宇宙中心的“圣杯”。

马西解释道，作为科学家来说，我们应无任何偏见地、客观地研究所有的恒星与行星。但是，我们是真正富有情感的人类，找到一颗围绕恒星旋转的类地行星，是最为激动人心的目标之一——如此的理念与遐想，犹如浩瀚的海洋、平静的湖泊、涓涓的溪流和飞泻的瀑布，或许是宇宙生态学。

科学与技术的进步，将有助于人们找到类地行星。最近，科学家们设计成功的、相隔几十米或几百米的最先进多面镜和空间干涉仪设备，是准备装于太空的巨大而准确的“火眼金睛”。可克太空望远镜就带有空间干涉仪系统，这个成本为48亿美元的空间干涉仪——将于2005年飞出地球大气层，直接对类地行星进行探测。马西说，能带给人类无比激动的这位类地行星的发现者，迄今尚未出现，而一组多面镜与这个足球场大小的空间干涉仪系统的同步操作，就可使人们直接看到太阳系外行星的清晰的图像。如果资金供给充足，这套组合系统装置的发射时间，预计在2010年～2015年间。

因此，人类有幸第一眼瞥见一片片天外之天的日子已为期不会太远。马西不无感慨地预言，第一眼直接看见太阳系外行星图像的，多半是我们这一代人，而不会是子孙后代。