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天倉五是一顆怎樣的恆星?


謝邀,天倉五,又稱為鯨魚座τ(tau Ceti,HD 10700),位於鯨魚座方向,是一顆視星等為 3.5 等的恆星,光譜型為 G8.5V,溫度比太陽略低。天倉五到太陽的距離只有 3.65 pc(即 11.9 光年),是距離太陽最近的恆星之一。僅有 21 個恆星系統(無論是單星、雙星、還是多星)到太陽的距離比天倉五還近。同時天倉五也是除了半人馬 α 系統外第二近的帶有和太陽同樣光譜型(G)的恆星的系統。

太陽(左)和天倉五(右)放在一起比較。

天倉五的質量比太陽略輕,是太陽的 0.78 倍,半徑是太陽的 0.79 倍,金屬丰度也比太陽略低,為 [M/H] = ?0.49,年齡比太陽略老,為 76 億歲,自轉周期比太陽稍慢,為 34 天。此外,天倉五還是一顆與太陽相比不太活躍的恆星,表面黑子很少,表面很平靜。

2004 年一組英國天文學家用亞毫米波望遠鏡發現天倉五周圍帶有一個和太陽系柯伊伯帶類似的塵埃盤,可以延伸到距離主星 55 天文單位處。這個發現表明天倉五周圍具備了形成行星所需要的物質。

由於天倉五距離很近、和太陽相似、又不太活躍,沒有對生命達到致命程度的強烈耀斑,人們很早就設想天倉五周圍可能存在適合生命居住的行星。1960年代搜尋地外智慧生命無線電波的「茲瑪計劃」就包含了天倉五(另一顆星是波江座ε,中文名天苑四)。天倉五還出現在很多科幻小說中,例如獲得星雲獎和雨果獎雙獎的1974年小說《一無所有(The Dispossessed)》(作者厄休拉·勒奎恩 ),其中描述的烏托邦社會烏拉斯(Urras)和安納瑞斯(Anarres)就是環繞天倉五公轉的兩顆星球。

《一無所有》封面

烏拉斯(Urras)和安納瑞斯(Anarres)的地圖


更早一些比如阿西莫夫1954年的小說,機器人系列的第一部《鋼穴(The Caves of Steel)》,天倉五的行星 Aurora 是第一個被人類殖民的地外行星。

阿西莫夫設想的第5星區(天狼星區)。天倉五(Tau Ceti)就位於其中


也正因為它五距離很近、和太陽相似、又不太活躍,很多系外行星搜尋項目都把天倉五列為重要的觀測目標。2013 年,波蘭天文學家 Tuomi 分析了歐洲南方天文台的高精度視向速度行星搜索器(HARPS)數年來積累的數據,認為在它周圍存在 5 顆行星,其中 e 行星到天倉五的距離大約為日地平均距離的一半,接收到的輻射是地球的 1.7 倍,但是比金星略低,位於可居住帶中。

太陽系(上)和天倉五(下)的行星系統比較。綠色是可居住帶的位置

2015 年美國亞利桑那州立大學的 Michael Pagano 等人研究認為,天倉五的 f 行星非常靠近可居住帶的外邊緣,可能是最近才進入到可居住帶里的。所以在天倉五漫長的演化歷史中,不僅 e 行星在相當長的時間位於可居住帶里,f 行星表面可能也具備了生命存活的基本條件。另一方面,天倉五恆星的鎂元素和硅元素的比率(1.78)比太陽高 70%,由於恆星和其周圍的行星是誕生在同一片星際物質雲里的,可以認為行星的鎂硅比率要比地球顯著偏高,這樣的後果之一就是行星幔的礦物成分由橄欖石/輝石的雙成分主導逐漸轉變為橄欖石為主,造成幔的粘滯性降低。另一個特點是,天倉五的錒系元素也明顯偏高。我們知道,地球內部產熱的幾種主要的放射性同位素 Th-232、U-238、U-235 都屬於錒系元素,它們衰變時產生的熱量驅動了地幔的對流和板塊漂移(參見 地核處是否有熱能來源,如有有的話,來源是什麼,如果沒有的話,為何幾億年沒有冷卻? - 知乎)。在以上兩方面因素的共同作用下,天倉五 e 和 f 的行星幔可能具有非常活躍的對流,其表面的地質化學過程也比地球更加豐富,持續時間也會更長,這些對產生生命都是非常有利的條件。


從Star Walk截屏。


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