科學家發現一顆新行星在繞著距離太陽系最近的單星運行，它的質量是地球的三倍以上。這項發現耗時20多年，標誌著我們尋找新行星的方式發生了變化。
這是科學家首次用一種已被廣泛接受的方法——即測量繞轉行星對恆星速度造成的微小變化——發現一顆如此大小的行星。這種行星被稱為超級地球，它的軌道週期是200天。
這種方法被稱為徑向速度法，通常用於尋找較大的恆星。這是因為，由行星引起的恆星速度變化非常微小，以至於很難偵測到，那些質量較小的行星更是如此。
環繞巴納德星運行的超級地球的藝術渲染圖
徑向加速法利用到了多普勒效應。就像救護車在駛向你和駛離你時其警報器聲音的音調會發生變化一樣，當發光物體在朝向或遠離觀察者移動時，其發出光線的波長也會稍稍變化（繼而顏色也會改變）。
當行星繞著恆星運行時，它的引力會導致恆星發生略微的擺動。當恆星遠離地球時，恆星發出的光（波）會被拉長，變為紅光，即所謂的紅移。同樣地，當恆星朝向地球移動時，它的光（波）會縮短，變為藍光，即所謂的藍移。
“經過非常仔細的分析後，我們已經99%確信行星就在那裡。”該研究項目的首席科學家、來自加泰羅尼亞太空研究所（Institute of Space Studies of Catalonia）以及西班牙國家研究委員會太空科學研究所（Institute of Space Sciences, CSIC）的伊格納西·裡巴斯（Ignasi Ribas）說道。
“不過，我們將繼續觀測這顆快速移動的星球，以排除恆星亮度自然變化被錯認為行星的可能性，儘管我們認為那種可能性很小。”
這一研究發現於近日發表在《自然》雜誌上，科學家為此花費了很長時間，並做了大量的觀測。
“（我們）在過去已經利用徑向加速法發現了很多行星，但這一顆很特別，因為它擁有相對較長的週期以及相對較小的質量。”裡巴斯說道。為了取得這項發現，科學家不得不在20年的時間裡使用7種不同的儀器收集了近800個測量值。
“基本上，我們用到了世界上所有能夠精確測量徑向速度的儀器。”裡巴斯說，“把所有這些數據點組合成單一的一致數據集用以進行有把握的分析，這同樣是一個重大挑戰，需要開發出可靠的方法。總而言之，這是一個規模龐大的觀測項目，有多組研究人員參與進來。”
那些測量值是科學家組合使用多個天文望遠鏡取得的，但有一件特別的儀器提供了讓這一發現成為可能的精度。
超級地球繞著巴納德星運行的藝術渲染圖
歐洲南方天文臺（ESO）的高精度徑向速度行星搜索器（HARPS）能夠偵測到低至每小時3.5公里的恆星速度變化，這跟人的平均步行速度差不多。相對於我們的太陽，巴納德星正以大約每小時500,000公里的速度在移動。
“HARPS在這個項目中發揮了至關重要的作用。我們把來自其他團隊的檔案數據與不同設施觀測巴納德星所得的新重疊測量結果組合在了一起。”該研究項目的聯合首席科學家、來自倫敦瑪麗王后大學（QMUL）古勒姆·安哥拉達-伊斯庫德（Guillem Anglada Escudé）說，“組合使用儀器是讓我們得以交叉檢查結果的關鍵。”
巴納德星是距離太陽最近的單星，距離我們只有六光年。巴納德星的年齡是太陽的兩倍，而且它是夜空中自行運動速度最快的恆星。
科學家發現的行星不太可能有生命存在，因為它位於母星的“雪線”上。儘管它跟巴納德星的相對距離要小於地球跟太陽的相對距離，但這顆行星上的溫度可能只有零下170攝氏度，我們所知的生命無法在那樣的環境下生存。
上月底，美國宇航局（NASA）的開普勒太空望遠鏡（KST）耗盡了燃料，它尋找類地行星的任務也走到了盡頭。在未來，我們搜索系外行星的方式可能會涉及更多的數據，但這並不意味著我們要採用更復雜的分析方法。儘管如此，人工智能在我們對系外行星的搜尋中正變得越來越重要。
在搜尋系外行星飛掠事件並進行研究的過程中，人工智能已被用於分析天文數據。所謂的飛掠，就是行星運行到其母星跟地球之間，造成我們觀測到的恆星亮度減弱，我們可以藉此來發現新的行星。
然而，就徑向加速法來說，分析要更加簡單。
“在這個特定案例當中，我們沒有專門用它們來分析數據，因為儘管數據集在觀測規模上非常龐大，但就數據量來說並不多。”裡巴斯說道。也就是說，科學家可以用更傳統的方法去分析那些數據。
“我們確實用到了人工智能工具，更具體地說是遺傳算法，來統籌安排使用CARMENES儀器進行的觀測。”裡巴斯說，“我們已經開發出方法來優化觀測計劃，這件工具如今正在被使用。”
翻譯：何無魚
審校：李莉
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