可观测Universe 第80章 特拉普派－1

特拉普派-1 (M型恒星)

· 描述：一个拥有多颗行星的超冷红矮星

· 身份：一颗M型红矮星，距离地球约40光年

· 关键事实：其周围发现了至少7颗地球大小的系外行星，其中多颗位于宜居带，是寻找地外生命的重点观测目标。

特拉普派-1系统科普长文·第一部：宇宙“微型恒星”的7颗“地球兄弟”——超冷红矮星的家庭与宜居密码

当我们谈论“寻找地外生命”时，往往会先想到类似太阳的恒星——比如开普勒望远镜找到的“地球 cousin”开普勒-452b，或是比邻星b这样的邻近行星。但很少有人注意到，在距离地球仅40光年的宇宙深处，有一颗比木星大不了多少的“微型恒星”，正带着7颗地球大小的行星，在银河系的猎户座旋臂里安静运转。它的名字叫特拉普派-1（TRAPPIST-1），是人类目前发现的拥有最多地球大小行星的超冷红矮星系统，也是NASA“寻找地外生命”计划中的“头号种子选手”。

这一篇，我们要走进特拉普派-1的“家庭世界”：先解析这颗M型红矮星的本质——为什么它是“宇宙最常见的恒星”；再回溯7颗行星的发现历程——从TRAPPIST望远镜的偶然捕捉到JWST的精准观测；最后拆解每颗行星的特性——尤其是那几颗挤在“宜居带”里的“地球兄弟”，它们的温度、大气层、潮汐锁定状态，藏着多少生命的线索？

一、特拉普派-1：宇宙中最“低调”的恒星，却藏着最“热闹”的家庭

要理解特拉普派-1的特殊，得先搞懂它的“身份标签”：M型红矮星（M-dwarf）。在天文学的分类里，恒星按表面温度从高到低分为O、B、A、F、G、K、M七大类，M型是其中温度最低、质量最小的群体——它们的表面温度通常在2500-3500K之间（太阳是5778K），质量仅为太阳的0.08-0.5倍，半径约为太阳的1/10到1/2（特拉普派-1的半径是7.4万公里，和木星几乎一样大）。

1. M型红矮星：“宇宙的基础建材”——为什么它如此重要？

M型红矮星的“低调”，恰恰是它的“优势”：

数量最多：银河系中约70%的恒星都是M型红矮星。如果把宇宙比作一座城市，M型红矮星就是“廉租房”，占了绝大多数房源；

寿命最长：因为核聚变反应缓慢（核心温度低），M型红矮星的寿命可以达到上千亿年——比宇宙当前的年龄（138亿年）还长10倍。这意味着，它们的行星系统有足够的时间演化出生命；

能量输出稳定：虽然光度低（特拉普派-1的光度仅为太阳的4%），但M型红矮星的能量输出会保持数十亿年的稳定，不会像太阳那样经历“耀斑爆发期”或“亮度上升期”，对行星环境更友好。

特拉普派-1的具体参数，更能体现它的“微型”：

质量：0.089倍太阳质量（约89倍木星质量）；

半径：0.121倍太阳半径（约7.4万公里）；

表面温度：3100K（比太阳低2200K，颜色呈暗红色）；

年龄：约78亿年（比太阳老10亿年，已经进入“中年”）；

距离：40.7光年（在宇宙尺度上，相当于“隔壁小区”）。

2. 为什么是特拉普派-1？——它的“特殊体质”让它成为“行星磁铁”

特拉普派-1之所以能聚集7颗行星，和它的低质量、低光度密切相关。根据恒星系统的“原行星盘理论”，恒星形成时，周围会围绕着一圈气体和尘埃组成的原行星盘。恒星质量越小，原行星盘的“存活时间”越长（因为恒星的辐射压力不足以快速吹散盘里的物质），行星有更多时间“收集”尘埃，成长为大质量行星。

另外，M型红矮星的宜居带位置极近——因为光度低，行星需要离恒星很近才能接收到足够的热量，让液态水存在。比如特拉普派-1的宜居带半径约为0.028-0.05AU（1AU是地球到太阳的距离，约1.5亿公里），这意味着它的宜居行星轨道周期只有几天到十几天，比水星绕太阳的周期（88天）还短。这种“紧凑”的轨道布局，让行星之间的引力相互作用更强烈，更容易形成稳定的系统。

二、7颗行星的发现：从“偶然捕捉”到“全阵容亮相”——TRAPPIST与Spitzer的“接力赛”

特拉普派-1的行星系统，是凌星法（Transit Method）的经典案例。凌星法的原理很简单：当行星从恒星前方穿过时，会遮挡一部分恒星的光线，导致恒星亮度轻微下降。通过监测这种亮度变化，天文学家可以推断出行星的存在、轨道半径和半径大小。

1. 第一步：TRAPPIST望远镜的“意外发现”（2016年）

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