在離太陽81.5光年的範圍內有近3000顆單體恒星,其中有些大質量恒星的壽命不過1億年,如此短的時間內很難演化生命,如天琴座的織女星等周圍均發現塵埃圓盤,其中若有行星也難孕育生命。還好,類似的恒星比例較低,尚餘的恒星已夠我們——觀測一陣子了。
如今,尋找天外文明的第一步已變成了尋找第二個太陽係,進而發現類似地球的行星。太陽係以外的行星距離我們50光年~1000光年之遙,相對於它們所環繞的發光天體的光輝來說,它們顯得暗淡無光。人們無法到達那裏,隻能竭盡所能通過間接途徑對其進行研究。發光天體的輕微晃動或光譜中的某些異常情況,都是判斷遙遠而又黯淡的行星存在的蛛絲馬跡。
1981年11月10日的夜晚,平靜一如既往,科學家們用直徑3.6米的望遠鏡向從前很少光顧的繪架座方向觀測。距地球52光年的繪架座突然發生了不同尋常的情況,一顆形成時間不長的恒星亮度曲線下降,在以後的幾天中,亮度值又升至正常。科學家的好奇心受到激發,是什麼使它光線變暗?是否因為行星定時飛過,降低了亮度?
這顆恒星就是繪架座的β星。天文學家猜測有一顆繞β星運行的行星遮住了望遠鏡,造成β星亮度降低。如果真是這樣,這就意味著人類發現了太陽係外第一顆行星。
為了進一步證實這一發現,1983年歐洲空間局發射了一顆裝備了當時最先進的遠紅外照相機的科研衛星。它從β星觀測到了“過剩”的遠紅外射線。這就意味著大量的宇宙塵埃存在。30億年、40億年前,在我們太陽係中,也有塵埃圍繞著原始太陽旋轉,塵埃顆粒冷凝聚合,逐步產生了8個巨大的星球:4個固態行星——水星、金星、地球和火星,4個氣態行星——木星、土星、天王星和海王星。從β星觀測到塵埃圓盤向宇宙空間延伸達1500億千米,相當於太陽到冥王星距離的25倍。
更進一步分析表明,β星的塵埃環已經開始聚合形成核心與碎塊,即所謂行星的雛形。科學家們還注意到一個特別的現象:繪架座β星的溫度遠遠高於太陽。在沒有其他天體幹擾的情況下,塵埃接近高溫星球時,應該產生極端高溫塵埃顆粒發出的射線。然而這種射線卻沒有被測到。這說明塵埃中心約600萬千米的距離內幾乎是空白。
天文學家認為,這是行星吸走了塵埃,而且隻有巨大的行星才有可能通過重力吸引如此多的塵埃,留下巨大的空間。繪架座β星的塵埃星雲中經常有彗星飛入,留下大量的氣體和宇宙塵埃。彗星帶來的豐富物質可能成為誕生生命有機體的必要條件。但如果沒有行星定期吸走氣體和塵埃的話,人們應該發現殘留物,然而沒有發現塵埃,那麼一定有行星。
科學家們正期待著72年的運轉周期後再次測量這顆行星的體積時,他們發現β星顯然還有另一顆行星!這一猜測的根據是有關β星的一張特別的照片。一位天文學家用特別的辦法將日冕儀蓋住發光星球,發現了從前沒有人看見的現象:塵埃環呈對稱形狀。這種非正常的情況一般在幾百年內可以得到“修正”,而β星已有至少1億年曆史,唯一的解釋是有兩個重力中心在沿離心軌道繞轉,也就是說,兩個行星重塑了塵埃環的形狀。當前,已有許多關於發現新行星的報道,但沒有像對β星的行星那樣進行過如此周密的科學論證。英國天文學家戴維·休斯樂觀地估計,僅銀河係就有600億顆行星,其中40億與地球相似,潮濕,溫度適宜,可能是孕育生命的溫床。
雖然行星的形成是一個自然的過程,但也是有條件的,即宇宙重力與離心力必須達到平衡。如果恒星及其星雲太大,致使旋轉速度太快,塵埃會分散開,無法聚合形成行星;而速度太慢也無法形成行星。隻有在中速的旋轉頻率下,才會根據自然發展規律,逐漸“孵化”出行星。從理論上說,這樣孕育出來的行星溫度適宜,富含水分,為生命的誕生提供了有利的條件。沒有人能確切說出究竟有多少星雲正在向此方向發展。
但是,越來越多的天文學家相信,太陽係外還有其他生命。理論家試圖用各種方法論證可能的“生命客棧”的數目,實踐家則努力改進儀器設備。因此不斷有功能日益強大的遠紅外攝像機問世,如安裝在智利的極高分辨率的探測器;還有直徑越來越大的射電望遠鏡,如安裝在波多黎各直徑達304米的巨型望遠鏡。此外,光學領域也不斷發展,最先進的望遠鏡能辨別6000千米外的硬幣,天文學家能用它看見距離30光年、大小如木星的物體。
1995年1月中旬,在美國得克薩斯州聖安東尼奧市舉行的美國天文學會會議上傳出喜訊:美國舊金山州立大學的天文學家傑弗裏·馬西和保羅?巴特勒發現了兩顆太陽係外的新行星係統。這兩顆行星體積巨大,至少有一顆行星較為溫暖,上麵可能有液態水存在。這就是說,該行星上具備了生命棲息的必要條件。這一發現首次證實了在太陽係之外還存在著類似太陽係的行星。馬西和巴特勒的重要工作可能改變天文學的發展進程。同時,探尋太陽係外行星將成為人們關注的熱點。美國國家航空航天局局長丹尼爾?戈爾丁說:“在未來25年中,科學家不僅可以探測到類似地球的新行星,而且還將直接拍攝到這些行星上海洋、大陸和山脈的圖像。”
幸運的是,在1983年1月,美國、荷蘭、英國三個國家成功地發射了紅外天文衛星。後來,天文學家們利用這顆衛星意外地發現天琴座主星——織女星的周圍存在類似行星的固體環。換句話說,這極有可能成為宇宙中的第二個太陽係。
這次發現在世界上還是頭一回。這一發現可以說是不同凡響的劃時代的發現。
織女星周圍的物質吸收了織女星的輻射熱,發射出紅外線。紅外天文衛星正是接收到了它所放射的紅外線。比較四個不同接收波段的強度便可計算出該物體的溫度約為90K(363.15℃)。一般來說,恒星的溫度下限約為500K(773.15℃)。溫度約為90K,這就是說那個物體是顆行星。而且,織女星真的也有行星係的話,它便相當於外行星。這樣一個溫度的物體隻能用波長為幾十微米的紅外望遠鏡方可捕獲到。
美國、荷蘭、英國合作發射的衛星是世界第一顆紅外天文衛星,主要用於探測全天的紅外源,也就是對紅外源進行登記造冊。一般紅外天文望遠鏡不能探出宇宙中的低溫物體。因為大氣中的水分和二氧化碳氣體大量吸收了來自宇宙的紅外線及地球的熱,又會釋放互相幹擾的紅外線。紅外天文衛星將裝置儀器用極低溫的液態氦進行冷卻,所以才有了這次的發現。
探測表明,織女星行星係與太陽係行星一般大小。由於織女星發出的總能量是已知的,通過該物體的溫度便能求出織女星和該物體之間的距離,也就是可以求出該行星係的半徑。
織女星距離地球26光年,是全天第四亮星。直徑是太陽的2.5倍,質量約是太陽的3倍,表麵溫度約為10000℃,比太陽的表麵溫度(約6000℃)高。織女星誕生於10億年前,太陽誕生於45億年前,相比之下織女星要年輕得多。地球大致是與太陽同時誕生的,若認為織女星的行星也跟織女星同時誕生,那麼就可以視它的行星處在演化的初期階段。
依據行星形成的一般假說,當恒星產生時,在它的周圍散發著範圍為太陽係100倍的分子氣體雲環,因長期相互作用而分成若幹個物質團塊,進而形成行星。
東京天文台曾公布說,他們用射電望遠鏡在獵戶座星雲等地方發現“行星係的嬰兒”,也可以說是原始行星係星雲。
東京天文台和紅外天文衛星的發現,看來可以說是行星形成過程中的不同階段。深入分析和研究這兩個不同階段,以及更正確地描寫織女星的行星像,無疑是當前世界天文學界所麵臨的一大課題。