可观测Universe 第54章 格利泽581g

格利泽581g

· 描述：一颗潜在的宜居系外行星

· 身份：围绕红矮星格利泽581运行的超地球，位于其恒星宜居带内

· 关键事实：其存在曾一度存在争议，若确认，它可能是最早被发现的位于宜居带内的岩石行星之一。

格利泽581g：系外行星的地球表亲之争（第一篇·从红矮星到宜居带的探索史诗）

当我们谈论另一个地球时，脑海中浮现的往往是与我们的蓝色星球相似的岩石世界——拥有液态水、适宜的大气层、稳定的恒星光照。在系外行星探索的浩瀚星海中，格利泽581g（Gliese 581g）就是这样一个梦想照进现实的候选者。它围绕着一颗不起眼的红矮星运行，位于恒星的宜居带内，质量约为地球的3-4倍，若确认存在，它将是人类发现的最早一批真正意义上的类地行星。

然而，这颗行星的故事充满了戏剧性：从最初的重大发现，到后来的存在争议，再到如今的状态，格利泽581g的命运起伏，折射出人类探测系外行星的技术局限与科学严谨。这一篇，我们要深入格利泽581系统的神秘世界，拆解这颗地球表亲的发现历程、科学特性、争议焦点，以及它在人类寻找地外生命历史中的重要地位。

一、格利泽581系统：红矮星中的明星家庭

要理解格利泽581g，必须先认识它的——格利泽581（Gliese 581）恒星系统。这不是一颗普通的恒星，而是天文学界长期关注的系外行星实验室，拥有多颗已确认的行星，构成了一个复杂而迷人的行星系统。

1. 主星：格利泽581——一颗典型的红矮星

格利泽581是一颗位于天秤座的M型红矮星，距离地球约20光年（在宇宙尺度上，这相当于隔壁邻居）。它的基本参数如下：

质量：约为太阳的1/3（0.31倍太阳质量）；

半径：约为太阳的1/3（0.33倍太阳半径）；

表面温度：约3500K（比太阳低约2000K）；

光度：仅为太阳的1/100（0.013倍太阳光度）；

年龄：约70亿年（比太阳老约20亿年）。

红矮星是宇宙中最常见的恒星类型，占银河系恒星总数的70%以上。它们的特点是：体积小、温度低、光度弱，但寿命极长（可达上千亿年）。尽管格利泽581比太阳暗淡得多，但它的宜居带（液态水可能存在区域）距离恒星更近——只有0.1-0.4天文单位（AU，地球到太阳的平均距离约1AU），相当于水星到太阳的距离。

2. 行星家族：从格利泽581b到格利泽581d

在格利泽581g被发现之前，这个系统已经因为多颗行星的发现而闻名：

格利泽581b（2005年发现）：超级地球，质量约为地球的15倍，轨道周期5.4天，位于宜居带内侧；

格利泽581c（2007年发现）：超级地球，质量约为地球的5倍，轨道周期12.9天，被认为是第一个可能宜居的系外行星；

格利泽581d（2007年发现）：超级地球，质量约为地球的8倍，轨道周期66.8天，位于宜居带外侧。

这些行星的发现，让格利泽581系统成为系外行星研究的明星家庭。天文学家意识到，这个红矮星系统可能拥有多颗位于宜居带的行星，为寻找地外生命提供了绝佳目标。

3. 系统的特殊性：低质量恒星的行星形成

格利泽581系统的特殊之处在于：它是少数几颗拥有完整行星系统的低质量红矮星。根据行星形成理论，红矮星的引力较弱，难以聚集足够的物质形成大质量行星。但格利泽581却拥有了多颗超级地球，这说明：

红矮星周围的行星形成机制可能与太阳系不同；

低质量恒星也能拥有复杂的行星系统；

宜居带的位置和宽度与恒星类型密切相关。

二、格利泽581g的横空出世：2010年的重大发现

2010年9月，由加州大学圣克鲁斯分校的史蒂夫·沃格特（Steven Vogt）领导的团队，在《天体物理学报》上发表了震撼学界的论文：他们在格利泽581系统中发现了第六颗行星——格利泽581g。

1. 发现方法：径向速度法的极致应用

格利泽581g是通过径向速度法（Radial Velocity Method）发现的——这是目前发现系外行星最常用的技术之一。其基本原理是：行星绕恒星运行时，会产生微小的，导致恒星光谱线发生多普勒频移。通过精确测量这种频移，可以反推出行星的质量和轨道参数。

沃格特团队使用了凯克天文台（Keck Observatory）的HIRES光谱仪，对格利泽581进行了长达11年的观测，积累了超过200次的高精度光谱数据。通过对这些数据的精细分析，他们发现了第六颗行星的引力信号：

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