由加泰羅尼亞空間研究所和西班牙空間科學研究所 Ignasi Ribas博士帶領的國際天文學家團隊，當中包括來自香港大學地球科學系和物理系的李文愷博士，發現了一顆圍繞巴納德星（Barnard’s star）運行的候選行星。巴納德星是距離太陽最近的單星系統，其距離僅次於三星系統半人馬座阿爾法。研究結果剛於今天（11月15日）在國際權威學術期刊《自然》（Nature）中發表。
巴納德星距離地球只有六光年，因此在夜空中看起來比任何恆星都移動得要快。它也是其中一顆已知最不活躍的紅矮星，是天文學家搜尋系外行星一個十分理想的目標。
巴納德星的質量很低，大約為太陽質量的六分之一。而這顆名為巴納德星b（或 GJ 699 b）的候選行星，最低質量也有地球的3.2倍，可說是一個超級地球。這顆行星在俗稱的「雪線」附近，以233天的周期繞著低溫的巴納德星轉動，在沒有大氣層的情況下，很可能是一個溫度只有 -150 °C的冰凍星球， 其表面不大可能有液態水的存在。不過，它的其他特性使其成為下一代觀測儀器（如NASA的寬場紅外測量望遠鏡WFIRST）直接成像的絕佳目標，亦是歐洲航天局蓋亞太空任務（Gaia）的觀測對象之一。
自1997年起，天文學家結合觀測儀器得到的大量觀測數據，捕捉到這顆恆星細微的來回移動。這項技術利用星光的多普勒效應（Doppler effect）來測量恆星沿著視線方向的速度如何隨著時間變化。截至2015年，來自凱克望遠鏡（Keck telescope）的HIRES光譜儀（High Resolution Echelle Spectrometer）、歐洲南方天文台的HARPS光譜儀（The High Accuracy Radial velocity Planet Searcher）以及UVES光譜儀（Ultraviolet Visual Echelle Spectrograph ）的觀測數據表明，恆星的這些微小擺動可能來自於一顆軌道周期約為230天的行星。
為了證實這一結果，天文學家們借助一系列高精度的光譜儀，例如卡拉阿托天文台的CARMENES光譜儀（Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exo-earths with a Near-infrared Echelle Spectrograph），以及通過一項名為「紅點」（Red Dots）的國際合作使用 HARPS和HARPS-N，定期監測巴納德星。
「我們的觀測使用了七台不同的儀器，跨越了20年，是數據量最大、覆蓋時間最長的高精度視向速度研究之一。所有數據一共包含了771次測量。」Ignasi Ribas博士解釋說。
在重新分析所有測量結果後，一個周期為233天的信號再一次明確地出現。信號表明巴納德星以大約每秒1.2米的速度（接近人的步行速度），不斷的靠近又遠離我們。對此最好的解釋就是有一顆行星圍繞著它運行。
這行星是使用多普勒技術的觀測中，所發現距離主星最遠和最小的行星，意味著天文學家在尋找新類型行星方面做得越來越好 。下一代的觀測儀器在這種技術性能上，還會有進一步的提升。
作為德國科學基金會（DFG）的麥卡托研究員，李文愷博士是CARMENES聯盟的成員之一，在合作項目中主要負責對CARMENES光譜儀觀測到的行星系統進行動力學分析，當中包括在巴納德星周圍找到的這顆候選行星。
「開普勒太空望遠鏡（Kepler space telescope）的觀測非常成功，其結果從統計學上表明，大多數恆星都應該有自己的行星，現在天文學家已經發現距離太陽最近的兩個恆星系統都擁有行星 — 除了巴納德星周圍的新行星之外，2016年還發現了半人馬座阿爾法星系統中一顆類地行星候選者。今次的發現很重要，我感到十分欣慰。」李博士說。
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論文連結：
“A candidate super-Earth planet orbiting near the snow line of Barnard’s star”, Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0677-y
錄像連結: https://www.youtube.com/watch?v=7X46FxAfhaE
圖片下載： http://www.scifac.hku.hk/news/media?page=1
錄像和圖片說明:
錄像：巴納德星和新探測到的行星候選者，以及與太陽系的對比。所有恆星和行星的圖像均為藝術想像圖。 （錄像提供：IEEC / Science-Wave；片末有完整版權聲明。許可：創作共享（註明提供者））
