巴納德星（英語(yǔ)：Barnard's Star，發(fā)音為/?bɑrn?rd/）是一顆質(zhì)量非常小的紅矮星，位在蛇夫座β星附近，蛇夫座66星的西北側(cè)，距離地球僅約6光年遠(yuǎn)。美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德華·愛(ài)默生·巴納德在1916年測(cè)量出它的自行為每年10.3角秒，是已知相對(duì)太陽(yáng)自行最大的恒星。為紀(jì)念巴納德的發(fā)現(xiàn)，后來(lái)稱(chēng)這顆恒星為巴納德星。

簡(jiǎn)介

巴納德星（英語(yǔ)：Barnard's Star，發(fā)音為/?bɑrn?rd/）是一顆質(zhì)量非常小的紅矮星，位在蛇夫座β星附近，蛇夫座66星的西北側(cè)，距離地球僅約6光年遠(yuǎn)。美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德華·愛(ài)默生·巴納德在1916年測(cè)量出它的自行為每年10.3角秒，是已知相對(duì)太陽(yáng)自行最大的恒星。為紀(jì)念巴納德的發(fā)現(xiàn)，后來(lái)稱(chēng)這顆恒星為巴納德星。巴納德星距離太陽(yáng)約1.8秒差距（6光年），是蛇夫座內(nèi)距離我們最近、宇宙中第二接近太陽(yáng)的恒星系統(tǒng)，也是第四接近太陽(yáng)的恒星，前三接近太陽(yáng)的恒星都是半人馬座α系統(tǒng)的成員。盡管它如此的接近地球，但是人類(lèi)裸眼仍然看不見(jiàn)巴納德星。

由于它相當(dāng)接近太陽(yáng)，而且位于容易觀測(cè)的天球赤道附近，所以M型矮星巴納德星比任何恒星受到天文學(xué)家更多的研究和注意。天文學(xué)家的研究曾經(jīng)聚焦在恒星的特征、天體測(cè)量和推敲系外行星可能存在的極限。雖然這是一顆古老的恒星，天文學(xué)家仍然觀測(cè)到巴納德星發(fā)生過(guò)耀斑爆發(fā)。

天文學(xué)家曾對(duì)這顆恒星的一些研究題材發(fā)生爭(zhēng)議。從1960年代初至1970年代初長(zhǎng)達(dá)十年之久，天文學(xué)家彼得·范·德·坎普（Peter van de Kamp）曾聲稱(chēng)有一顆巨大的氣體行星環(huán)繞著巴納德星，一些天文學(xué)家也接受他的說(shuō)法。天文學(xué)家后來(lái)認(rèn)為恒星附近可能存在類(lèi)似地球的小型行星，所以巨大行星存在的可能性就大為降低，彼德·范德的主張也被推翻。天文學(xué)家十分注意這顆恒星，它也是無(wú)人旅行到鄰近的恒星系統(tǒng)可以快速前往研究的一個(gè)目標(biāo)。

基本數(shù)據(jù)

巴納德星是一顆M4型的黯淡紅矮星，觀測(cè)者必須使用望遠(yuǎn)鏡才能看見(jiàn)。它的視星等為9.54等，與全天最亮的恒星天狼星（-1.5等）和裸眼能看見(jiàn)的最暗星（ 6.0等）相較之下（亮度的關(guān)系是以對(duì)數(shù)計(jì)算），9.54等的巴納德星亮度只有6等星的1/27。

巴納德星的年齡介于70億至120億年之間，不僅比太陽(yáng)古老，天文學(xué)家還認(rèn)為它可能是銀河系中最古老的恒星。它已經(jīng)失去了大量的轉(zhuǎn)動(dòng)能量，光度的周期變化顯示巴納德星自轉(zhuǎn)一周需要130天（相較之下太陽(yáng)只需要25天）。因?yàn)榘图{德星是一顆古老的恒星，所以長(zhǎng)久以來(lái)都被假設(shè)是一顆休眠期中的恒星，但是天文學(xué)家在1998年觀測(cè)到一個(gè)強(qiáng)烈的恒星耀斑，所以巴納德星其實(shí)是一顆耀星。巴納德星也是一顆變星，標(biāo)示為蛇夫座V2500。

自行運(yùn)動(dòng)是天體在天球上對(duì)應(yīng)的橫向速度（相對(duì)太陽(yáng)的“橫向”移動(dòng)），巴納德星的自行速度是90公里/秒，相當(dāng)于每年在天球上移動(dòng)10.3弧杪，所以這顆恒星在人的一生中可以移動(dòng)四分之一度，相當(dāng)于滿月視直徑的一半。

巴納德星的徑向運(yùn)動(dòng)朝著太陽(yáng)接近，所以天文學(xué)家可以觀測(cè)到藍(lán)移。目前有兩份星表列出巴納德星的徑向運(yùn)動(dòng)數(shù)值：SIMBAD是每秒106.8公里；ARICNS是每秒110.8公里。天文學(xué)家將這些測(cè)量值與自行運(yùn)動(dòng)一起考慮后，認(rèn)為它在太空中朝著太陽(yáng)的相對(duì)速度是每秒139.7公里或142.7公里。天文學(xué)家根據(jù)巴納德星朝向太陽(yáng)移動(dòng)的速度推算，它將在公元9,800年時(shí)最接近太陽(yáng)，屆時(shí)距離為3.75光年，但是當(dāng)時(shí)最接近太陽(yáng)的恒星是比鄰星，因?yàn)樗鼘?huì)移動(dòng)到比巴納德星還要更接近太陽(yáng)的位置。令人失望的是屆時(shí)這顆星依然很黯淡，視星等只有8.5等，裸眼仍然看不見(jiàn)它，之后它又將穩(wěn)定的遠(yuǎn)離太陽(yáng)。

巴納德星的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的14%，半徑是太陽(yáng)的15-20%。雖然它的質(zhì)量大約是木星質(zhì)量的180倍，但是半徑只比木星大1.5至2倍，所以這顆恒星與一顆棕矮星的大小相當(dāng)。它的有效溫度是3134（±102）K，視亮度是太陽(yáng)亮度的4/10000，總亮度相當(dāng)于34.6/10000。因?yàn)樗侨绱税档?，如果把它放在太?yáng)的位置，巴納德星的亮度也只有滿月的100倍，與站在距離太陽(yáng)80天文單位的位置來(lái)觀測(cè)太陽(yáng)相當(dāng)。

特點(diǎn)

巴納德星之所以成為天文學(xué)家所矚目的熱門(mén)星球，是因?yàn)樗袔c(diǎn)與眾不同的地方。

第一是自行速度

第二是距離近

第三個(gè)也是巴納德星最吸引人的地方，是這顆恒星周?chē)芸赡苡袃深w大小約等于木星和土星的行星在圍繞著它旋轉(zhuǎn)，是離我們很近的另一個(gè)太陽(yáng)系。

因?yàn)榘图{德星擁有幾點(diǎn)與眾不同的特征，所以它成為天文學(xué)家相當(dāng)矚目的恒星。巴納德星是目前所有已知恒星中自行運(yùn)動(dòng)最快的恒星，因此有時(shí)候也被稱(chēng)為巴納德“逃亡之星”（Runaway Star），它的自行速度比大熊座的飛行之星快一倍。恒星通常每年的自行速度還不到1角秒，牧夫座大角星自行運(yùn)動(dòng)算是比較明顯的，但是一年也不到2角秒，而巴納德星每年的自行運(yùn)動(dòng)卻高達(dá)10.31角秒。巴納德星距離太陽(yáng)系只有5.96光年，除了南門(mén)二系統(tǒng)（半人馬座α三合星）外，它是距離地球最近的恒星。巴納德星最吸引人的地方是這顆恒星周?chē)芸赡苡袃深w大小約等于木星和土星的行星圍繞它公轉(zhuǎn)，是一個(gè)距離地球很近的恒星系。

自行運(yùn)動(dòng)

一般而言，恒星在我們看來(lái)是“恒定不動(dòng)”的，但其實(shí)只是由于恒星通常與我們的距離都在數(shù)百、數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)光年外，故即便有運(yùn)動(dòng)，但由于相對(duì)位置改變較小，很難被察覺(jué)罷了。但倘若恒星距離較近，相對(duì)就容易看出它的改變，天文學(xué)家稱(chēng)此現(xiàn)象為“恒星自行運(yùn)動(dòng)”。但恒星自行運(yùn)動(dòng)只反映了恒星在垂直于我們視線方向的切向速度。恒星在沿我們視線方向也在運(yùn)動(dòng)，其速度稱(chēng)為視向速度。

巴納德星每年自行運(yùn)動(dòng)約10.31角秒，相當(dāng)于每秒走90公里，它的視向速度是以每秒106.8公里接近我們。以此速率計(jì)算，天文學(xué)家認(rèn)為公元11800年時(shí)，它將運(yùn)行到距離太陽(yáng)3.85光年處，而成為除太陽(yáng)外最接近我們的恒星，取代比鄰星（4.3光年）的位置，那時(shí)亮度將增加到8.5等。

行星系統(tǒng)

從1963年開(kāi)始10年之間，有為數(shù)眾多的天文學(xué)家接受彼德·范德的觀點(diǎn)：他聲稱(chēng)觀測(cè)到巴納德星自行運(yùn)動(dòng)上的攝動(dòng)，顯示它擁有一顆或數(shù)顆比木星更大的行星。彼德·范德從1938年就開(kāi)始觀測(cè)這顆恒星，并與斯沃斯莫爾學(xué)院（Swarthmore College）天文臺(tái)的同事企圖以微尺從攝影干板上測(cè)量它的位置變動(dòng)，與行星一致的軌道攝動(dòng)，以證明它有行星級(jí)伴星的存在；他曾動(dòng)用十個(gè)人測(cè)量巴納德星在干板上的位置，避免系統(tǒng)或人為的誤差產(chǎn)生。彼德·范德最初建議有一顆1.6木星質(zhì)量的行星，以4.4天文單位的橢圓軌道繞行著巴納德星，他在1969年以論文明確的提出這些觀測(cè)結(jié)果。他在同一年稍晚提出巴納德星擁有兩顆行星，質(zhì)量分別為1.1和0.8木星質(zhì)量。

其他的天文學(xué)家接著重復(fù)進(jìn)行彼德·范德的觀測(cè)，并在1973年發(fā)表了兩篇重要的論文否定巴納德星附近存在著一顆行星或數(shù)顆行星。天文學(xué)家蓋特伍德和?？嘶舳髟诓煌奶煳呐_(tái)使用新的干片測(cè)量技術(shù)，但是都未能證實(shí)行星級(jí)伴星的存在。赫爾希在四個(gè)月之前發(fā)表的論文，同樣使用斯沃斯莫爾天文臺(tái)的資料，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)巴納德星時(shí)發(fā)現(xiàn)到的各種變化與望遠(yuǎn)鏡的鏡頭進(jìn)行調(diào)整和修改的時(shí)間有關(guān)；認(rèn)為彼德·范德“發(fā)現(xiàn)”的行星是望遠(yuǎn)鏡維謢和升級(jí)時(shí)所造成的假象。

彼德·范德從未承認(rèn)行星并不存在，并且在1982年末再度發(fā)表巴納德星附近有兩顆行星的論文。彼德·范德在斯沃斯莫爾天文臺(tái)的后繼者Wulff Heintz（他也是一位雙星專(zhuān)家）對(duì)他的研究結(jié)果表示懷疑，而且后來(lái)持續(xù)批評(píng)彼德·范德在1976年之前的研究結(jié)果；兩人的關(guān)系也因此而疏遠(yuǎn)。

天文學(xué)家還不能完全排除行星存在的可能性，他們?cè)?980和90年代中對(duì)巴納德星伴星的觀測(cè)最后都沒(méi)有成功，于是他們最后在1999年利用哈柏太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)進(jìn)行干涉測(cè)量仍未發(fā)現(xiàn)行星的蹤跡。

這些爭(zhēng)議對(duì)系外行星的研究也許有負(fù)面的影響，但至少提高了巴納德星的知名度，使這顆恒星的聲望在科幻的社群中不斷的提升（科幻中的巴納德星），并且被納入代達(dá)羅斯計(jì)劃的觀測(cè)目標(biāo)。

爭(zhēng)議

天文學(xué)家Peter van de Kamp在1963年發(fā)表對(duì)巴納德星自行運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)現(xiàn)象的觀測(cè)與分析，推測(cè)它可能有一顆大小約等于木星的行星以24年為周期繞其運(yùn)行，當(dāng)時(shí)曾獲得多數(shù)天文學(xué)家的同意。但到80年代當(dāng)收集的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，發(fā)現(xiàn)許多矛盾后，這個(gè)結(jié)論開(kāi)始有爭(zhēng)議，普遍認(rèn)為當(dāng)年的推論是錯(cuò)的。

新的分析認(rèn)為巴納德星有兩顆行星；其中一顆行星的軌道周期為11.7年，軌道半長(zhǎng)軸約2.7天文單位，質(zhì)量約為木星的0.8倍；另外一顆星則為20年、3.8天文單位和約0.4倍。如果這些資料是正確的，則這將是用天體照相測(cè)量法找到的第一個(gè)包含有類(lèi)行星的行星系。這些觀測(cè)需要極精確而長(zhǎng)期的測(cè)量，所以對(duì)它們的推論還只是暫時(shí)的。

無(wú)論最終結(jié)果如何，從某種意義上說(shuō)，我們確實(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了巴納德星運(yùn)行在同一軌道面上的行星系，只是更確切的證實(shí)還有待于今后的研究。

特征

巴納德星屬于紅矮星，光譜分類(lèi)為M4V，表面溫度約為3000K，視星等是9.6等，亮度很弱，以肉眼觀測(cè)是看不見(jiàn)的。它的絕對(duì)星等是非常弱的13.3等，若將它和太陽(yáng)放在一起，則它的明亮度只有太陽(yáng)的萬(wàn)分之四。

它的質(zhì)量約為太陽(yáng)的17%，直徑約是太陽(yáng)的1/6，直徑相當(dāng)于只有地球的20倍大。

星際計(jì)劃

英國(guó)星際學(xué)會(huì)（British Interplanetary Society）在上世紀(jì)70年代重新回顧了獵戶座計(jì)劃，并提出代達(dá)羅斯計(jì)劃，只不過(guò)以更強(qiáng)大而且環(huán)保效果好一些的聚變力量代替原子彈。這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)是向6光年以外的巴納德星（Barnard's star，是距離太陽(yáng)系第二近的星）發(fā)射一個(gè)探測(cè)器，并用50年的時(shí)間到達(dá)那里。

探測(cè)器

這個(gè)項(xiàng)目不是在象獵戶座那樣在外部爆炸，而是內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)，在一個(gè)磁場(chǎng)構(gòu)筑的“燃燒室”中，向小燃料球照射發(fā)射電子束，產(chǎn)生離子。用磁場(chǎng)限制離子漿的辦法將比獵戶座計(jì)劃更高效，因?yàn)楂C戶座計(jì)劃中原子彈的大部分爆炸能量都沒(méi)投射到船體上轉(zhuǎn)化為動(dòng)力。

外形

探測(cè)飛船的質(zhì)量為5.4萬(wàn)噸，其中推進(jìn)裝置重量是5萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)持續(xù)4年的加速后，可以達(dá)到光速的1/8。可以說(shuō)代達(dá)羅斯計(jì)劃的理論是很有說(shuō)服力的，設(shè)計(jì)上并沒(méi)有什么突兀之處。有不少科學(xué)家認(rèn)為我們執(zhí)著于受控核聚變是沒(méi)有意義的，我們完全可以用不完全受控的核聚變來(lái)作為動(dòng)力，而象獵戶座所需要的那些技術(shù)甚至在上世紀(jì)60年代末就已經(jīng)存在了。

總的來(lái)說(shuō)，核裂變發(fā)動(dòng)機(jī)是相當(dāng)現(xiàn)實(shí)的東西，而核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)則基本偏向科幻，需要很多技術(shù)突破才能變成現(xiàn)實(shí)。但裂變材料很稀缺，而用于核聚變的氘和氚卻很多，在近處的月球上尤其豐富。此外，核聚變還有大幅度降低輻射污染的前景，其方式是利用氫核（質(zhì)子）和硼-11（80%的硼是以硼-11同位素的形式存在）反應(yīng)，雖然反應(yīng)困難而且產(chǎn)生的能量小，但不產(chǎn)生γ射線和中子，只產(chǎn)生α粒子，可以說(shuō)是相當(dāng)干凈的反應(yīng)。所以人們對(duì)核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)仍舊存在更大的期望。

觀測(cè)參數(shù)

星座 蛇夫座

星官

赤經(jīng) 17 57 48.5

赤緯 04° 41′ 36″

視星等(V) 9.54

特性

光譜分類(lèi) M4Ve

B-V色指數(shù) 1.74

U-B色指數(shù) 1.28

變星類(lèi)型 天龍座BY變星

天體測(cè)定

徑向速度(Rv) -106.8km/s

自行(μ) 赤經(jīng)(RA): -798.71mas/年

赤緯(Dec.): 10337.77mas/年

視差(π) 545.4 ± 0.3mas

距離 5.98 ± 0.003光年

(1.834 ± 0.001秒差距)

絕對(duì)星等(MV) 13.22

詳細(xì)資料

質(zhì)量 0.15-0.17M☉

半徑 0.15-0.20R☉

亮度(bolometric) 0.0035L☉

亮度(visual, LV) 0.0004L☉

溫度 3,134 ± 102K

金屬量 10-32%Sun

自轉(zhuǎn) 130.4d

年齡 ~1.0 × 10年

其他命名："巴納德逃亡之星"，BD 04°3561a，GCTP4098.00，Gl140-024，Gliese699，HIP87937，LFT1385，LHS57，LTT15309，Munich 15040，Proxima Ophiuchi，V2500 Ophiuchi，Velox Barnardi，Vyssotsky799

發(fā)現(xiàn)新行星

此次發(fā)現(xiàn)3個(gè)行星代表了開(kāi)普勒項(xiàng)目所取得了一系列里程碑式成果中的最新一項(xiàng)。2011年12月，研究組的科學(xué)家公布了他們?cè)谝活w類(lèi)太陽(yáng)恒星宜居帶中發(fā)現(xiàn)的首顆系外行星：這是一顆大小相當(dāng)于地球2.4倍的行星，名為Kepler-22b。而之后同樣是在12月份，小組又宣布發(fā)現(xiàn)首顆地球大小的系外行星，分別命名為Kepler-20e和Kepler-20f。

這次KOI-981的3顆新發(fā)現(xiàn)的小個(gè)子系外行星已經(jīng)被分別編號(hào)為：KOI-961.01，KOI-961.02和KOI-961.03。這項(xiàng)最新成果得益于人們此前對(duì)于KOI-961，即巴納德星掌握的詳細(xì)資料。正是由于掌握了這一恒星系統(tǒng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，科學(xué)家們此次才能得以利用其亮度變化的幅度計(jì)算出遮蔽光線的行星的大小。除了使用開(kāi)普勒和地面大型望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)之外，小組還借助了計(jì)算機(jī)模型技術(shù)來(lái)檢驗(yàn)他們的結(jié)果。在此之前，利用開(kāi)普勒項(xiàng)目公開(kāi)發(fā)布的資料，人們僅從中找出了6顆系外行星的存在。美國(guó)宇航局設(shè)在加州的埃姆斯研究中心負(fù)責(zé)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的地面系統(tǒng)管理，任務(wù)運(yùn)行以及科學(xué)數(shù)據(jù)分析工作。宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室則負(fù)責(zé)開(kāi)普勒項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工作。

環(huán)境

赤道北方北緯4°地區(qū)的觀測(cè)者可以在天頂附近的位置直接觀測(cè)到巴納德星，理論上在距離北緯4°±90°的地方都能看得見(jiàn)巴納德星，雖然接近南方或北方地平線時(shí)的大氣消光會(huì)使這顆恒星的光度減弱，但幾乎地球上的每個(gè)緯度仍都能看見(jiàn)它。

這顆恒星有許多性質(zhì)與太陽(yáng)相似，鄰近巴納德星的許多恒星都是最小和最常見(jiàn)的紅矮星。目前最接近巴納德星的紅矮星是羅斯154，距離為5.41光年（1.66秒差距）。相對(duì)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)和比鄰星是接下來(lái)的最接近巴納德星的恒星系。從如果站在巴納德星上來(lái)觀測(cè)星空，太陽(yáng)在天球上相對(duì)的座標(biāo)位置正好在麒麟座的東部，為RA=5 57 48.5, Dec=?04° 41′ 36″。絕對(duì)星等為4.83等的太陽(yáng)在距離1.834秒差距的巴納德星上，將會(huì)是一顆令人印象深刻的一等星，類(lèi)似北河三相對(duì)于地球上的觀測(cè)者。