像开普勒和凌日系外行星巡天卫星（TESS）这样的太空望远镜，已经将搜寻系外行星变成了一项工业化追求。它们机械的眼睛同时观测成千上万颗恒星，软件则能高效地从海量数据中筛选，只突出最有希望的恒星闪烁和摆动，供人工确认。这个过程彻底改变了行星科学，就像装配线彻底改变了制造业一样：在首个已确认的系外行星发现仅仅28年后，美国宇航局的目录中已经充斥着超过4000颗已确认的系外行星，分布在超过3000个系统中。
德国哥廷根大学天体物理研究所的研究员Sandra Jeffers，是采取一种更定制化方法的一个团队的成员，该团队逐一搜寻附近的恒星，寻找未来可能被直接研究的高质量系外行星目标。现在，基于数十年的数据进行的多年分析，已经发现了迄今为止最有希望的目标之一，该团队于周四在《科学》杂志上宣布。两颗，可能三颗“超级地球”围绕着一颗明亮但安静的红矮星运行，这颗恒星距离地球仅11光年。天文学家们通常很难推断出系外行星的轨道或大小之外的信息，但这个所谓的Gliese 887系统中罕见的特征组合意味着，即将到来的望远镜可能能够获取有关行星周围气体的相关信息——从而了解它们的气候。
“我们知道，这是距离太阳最近的、最有潜力的用于理解系外行星大气的恒星，”Jeffers说。
Jeffers领导着一个名为RedDots的合作项目，该项目以太阳系约16光年内的恒星为目标——其中大多数是暗淡的红矮星，因此得名。她花了多年时间在会议上追踪那些她怀疑可能记录了附近恒星观测数据的天文学家，并邀请他们合作。对于Gliese 887，Jeffers设法拼凑了一个包含20年工作的数据集，该数据集由20多名研究人员在几台望远镜上完成。“[系外行星]这个领域可能竞争激烈，”她说，“但与这个团队合作却非常富有协作精神。”
该团队在2017年看到了行星存在的迹象，但他们的观测过于零散，不足以得出结论。在2018年秋季，他们返回并用智利的高精度视向行星搜寻器（HARPS）仪器对Gliese 887进行了近三个月的夜间观测。
这才有了结果。通过生成类似于延时电影的可视化效果，该团队能够清楚地辨认出Gliese 887在颤动。具体来说，它大约每九天和每22天摆动一次——这是两颗近距离行星的明确迹象，他们推断这两颗行星的质量分别至少是地球的4倍和7倍。这两颗行星的轨道都离它们的恒星太近，地表不太可能存在水，但该团队还注意到一个潜在行星的初步迹象——一次单独的摆动——它正在恒星的温带区域以50天的周期运行。自那时以来，他们又进行了两个月的观测，这应该足以在未来的论文中通过进一步的计算来证明或证伪第三颗行星的存在。
尽管这两颗已确认的行星似乎过于炎热，难以舒适地孕育我们所知的生命，但该系统是一个观测的绝佳对象。它不仅距离地球仅11光年（我们最近的恒星系统距离大约是这个的三分之一，而许多系外行星则远在数百甚至数千光年之外），而且Gliese 887是一颗异常平静的恒星。它几乎没有太阳黑子，也很少爆发耀斑，不像许多其他活跃的红矮星。它平静的性格使其成为一个理想的目标，既实用（一个更平静的恒星就像一张空白画布，能清晰地展示行星的特征而不被完全淹没），又具有科学价值（因为它不太可能通过剧烈的太阳耀斑剥离行星的大气层）。
目前的望远镜还无法完全探测到这些行星的大气层，因为它们不直接从恒星前方经过——而这是一个特殊情况，使得天文学家得以窥探某些其他系外行星的大气层。但Jeffers预计下一代望远镜将改变这一状况。“这是[詹姆斯·韦伯太空望远镜]的理想科学案例，它将于明年发射，”她说。
其他研究人员持谨慎乐观态度。“这一个不错，”美国国家航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心的天体物理学家Tomas Greene说，他研究太空中的哈勃继任者将如何帮助研究系外行星的大气层。“第一个问题是它是否有大气层，JWST应该能够帮助解决这个问题。”
具体来说，JWST应该能够观察整个系统随着行星进出时产生的精细温度变化，这些行星轮流向地球展示其白天侧和夜晚侧。一颗没有大气的裸露的岩石行星应该会经历剧烈的温度波动。这是一项开创性的工作，但并非易事。“这些将是困难的观测，需要花费大量时间，”Greene警告说。研究人员需要像观测HARP那样，盯着这个系统多个行星的轨道。
即使是JWST也没有足够敏锐的视力来分辨单个行星，并找出可能包裹着这些超级地球的特定气体。这些研究可能需要等待下一代地面望远镜，例如巨型麦哲伦望远镜和三十米望远镜，它们可能在本十年末投入使用。Greene表示，这些仪器比JWST拥有更高的分辨率，并且（相对而言）更少的竞争性观测时间用于长期项目，应该能够累积足够多的来自行星的直接光，以探测到水、氧气和甲烷的迹象。虽然这些近距离的世界本身可能不是生命的最佳候选者，但它们可以作为研究那些太遥远而无法直接成像的其他系外行星的窗口。
理解外星大气层代表了系外行星科学的下一个前沿之一。人们只能从一个世界的地理位置和大小推断出有限的信息，但了解它周围的分子却能使研究人员朝着能够预测其气候迈出一步。Jeffers说，例如，Gliese 887的第二颗行星，如果它有大气层帮助散热，可能会成为一个相对宜居的地方。“这可能是一年一度的炎热海滩度假，”她说。
在等待JWST发射和大型地面望远镜建设的同时，RedDots团队仍然专注于准备尽可能多的近距离目标。该团队已经探测到了比邻星（四光年外）和巴纳德星（六光年外）附近的行星，并且他们打算继续系统地向外推进，逐一揭示我们最近的邻居。
“这是我们的长期目标，”Jeffers说，“要找到它们所有。”
