發現第一顆外星球的人

石磊

今天，發現一顆太陽系外行星對于我們來說已司空見慣。但俗話說，萬事開頭難。在幾十年前，尋找系外行星的想法還被認為是近乎瘋狂。許多人曾經懷疑，擁有數顆種類不同行星的太陽系，在宇宙中也許是個異數，沒有證據表明其他恒星系也會如此。再說，即便那里存在行星，它們也太小、太暗了，被它們所環繞的恒星的光芒所掩蓋，而無法被我們探測到。所以，如果有誰決心去尋找系外行星，不但無法獲得科研資金，還要拿自己的聲譽去冒險。

但是，隨著第一顆系外行星的發現，這一局面被改變了。迄今為止，被證實的系外行星已超過3500顆，而且數量還在攀升。改變這一局面的是兩位瑞士天文學家。我們今天就來談談他們的故事。

捕捉恒星的微小“擺動”

事情還得追溯到上世紀90年代。當時，戴狄爾·奎若茲還在瑞士日內瓦大學攻讀博士。他的導師是米歇爾·麥耶。麥耶是分析恒星光譜的權威。他曾經研制出一種光譜儀器。當一顆恒星附近掠過一個較大的天體時，恒星光譜的微小移動能被這種儀器捕捉到。例如，在一個雙恒星系統中，兩顆恒星繞著共同的質心轉。一顆恒星在其伴星引力的作用下，徑向速度發生周期性的變化，根據多普勒效應的原理，在光譜上表現為光譜的周期性移動。而這種光譜儀就能檢測到光譜的微小移動。

當奎若茲在讀博時，麥耶正在參與建造一個更加靈敏的裝置。“麥耶想找個人參加這一項目，而我恰好喜歡建造點什么，于是事情就這樣開始了，” 奎若茲回憶說。

起初，新的儀器僅能識別最低至每秒50米的徑向速度變化。此后，奎若茲開發了一個軟件，把精度提高到10米/秒。這讓他們大喜過望，因為這一精度具備了探測太陽系外巨行星的條件。

麥耶和奎若茲選擇了到那時為止沒有被人關注過的100顆恒星。他們知道這是一項耗時的工作，打算收集十年的數據。1994年5月，麥耶向奎若茲交代工作后，就去夏威夷度假了。

異常預示著存在一顆巨行星？

1994年7月，奎若茲第一次開始觀測距離地球50光年的一顆叫“飛馬座51”的恒星。到9月，他意識到數據有些異常。這顆恒星的光譜移動讓他很困惑：如果它來自一個雙星系統，移動似乎太小；如果是由行星引起的，移動似乎又太快。奎若茲擔心軟件上出了錯。有一個星期，他試圖在軟件中找差錯，但沒找到。他當時很恐慌，但沒向任何人透露這一“壞消息”。

奎若茲一邊繼續跟蹤觀測，一邊想觀測其他恒星，看看是否也存在類似情況。結果是沒有。這就進一步排除了程序出錯的可能。他承認，這種無法理解的移動是真實存在的，但他還是不敢告訴正在度假的麥耶。

1995年1月，絕望中的奎若茲想出一個自己都認為是牽強的解決方案。他設想：倘若存在一顆巨行星，只要它距離母恒星“飛馬座51”非常近，公轉周期非常短，就能解釋光譜為何移動這么快。但這違背了一個天文學“常識”。因為行星形成理論說，巨行星不可能在離恒星很近的軌道上形成；比如太陽系的氣態巨行星木星，就離太陽很遠，需要12年才能公轉一周。

但是，奎若茲把這條“常識”推一邊，還是按自己的思路工作下去。他通過數據擬合發現，如果這顆巨行星的公轉周期是4.2天，就能完滿解釋觀測數據。可是在這種情況下，這顆巨行星距離恒星“飛馬座51”，比水星離太陽還近！

沒錯，是一顆系外行星！

興奮的奎若茲把這一結果傳真了給麥耶。他這樣寫道：“我想我已經找到了一顆質量相當于木星，但公轉周期只有四天的行星。” 麥耶不信，吩咐他繼續跟蹤，直到他回來。

1995年4月，救苦救難的師父終于從夏威夷回來了，但“飛馬座51”已轉到了南半球的天空，要等到7月才能恢復觀測。7月，麥耶連續觀測了四個晚上。第五個晚上，他終于對奎若茲說：“看來我們是找到了一顆行星。盡管按理說它不應該是，但它確實就是。”

8月，他們共同起草了一篇論文，投給《自然》雜志。奎若茲記得當時有點提心吊膽。他知道，他在本領域內還是一名無名小卒，只要論文里有一個數據錯誤，就會斷送他的職業生涯。

到了10月份，《自然》仍然沒有接受這篇論文。他們干脆在一次國際會議上公布了他們的發現。與會的一位聽眾當即打電話給一位尋找系外行星的權威人士。這位天文學家對“飛馬座51”連續觀測了五個晚上，收集到的數據也支持奎若茲和麥耶的結論。11月，論文終于發表了。

但即使這樣，許多天文學家對這一結論還是抱懷疑態度，而且懷疑持續了多年。直到1999年，哈佛大學的一位天文學家以無可辯駁的數據證明，他觀測到另一顆太陽系之外的行星，大家才開始接受這一事實：系外行星的確是存在的，而且現有的觀測技術就可以發現它們。如今，單單開普勒太空望遠鏡就發現了2300多顆系外行星。作為開創者，奎若茲和麥耶至今依然工作在這一領域的前沿。

系外行星的發現證明，在擁有行星的意義上來說我們的太陽系也并不特殊。目前唯一可以自夸是，它擁有宇宙中唯一已知的生命。但隨著天文學家開始搜尋系外行星大氣中的生命跡象，這一特殊地位還能維持多久呢？