天苑四

**天苑四**（英語：Epsilon Eridani，即波江座 ε，簡寫為 ε Eri） 是一顆主序帶上分類為 K2 的恆星。它是波江座內最靠近太陽系，也是夜空中裸眼可見的在第三近的恆星。天苑四是顆相對年輕的恆星，估計年齡少於十億年，因此其磁場活動強於太陽，而恆星風的估計強度是太陽的 30 倍。天苑四不僅質量和體積都比太陽小，其金屬量（原子量大於氦的元素）也比較低。其自轉也相對較快，不考慮緯度的變化，估計週期約為 11.1 天。

雖然一些徑向速度觀測數據暗示天苑四可能有一顆大行星，但由於該恆星活躍的磁場導致數據中存在高水平背景噪音，該結果尚有爭議。如果真有這樣的一顆行星，其軌道週期應該是 2502 天，與恆星的平均距離為 3.4 天文單位（5 億 5 百萬公里）。迄 2008 年，天苑四是距離太陽最近的已知擁有行星的恆星。這顆恆星也有兩條小行星帶，一條在大約 3 天文單位的距離上，另一條在 20 天文單位，並且可能是受到尚未能確認的第二顆行星攝動的物質。它看起來也有古柏帶，有比太陽附近更多物質密集的在軌道上環繞著，證實了對這顆恆星尚年輕的懷疑。

由於它是相對接近且與太陽相似的恆星，所以天苑四經常出現在科幻作品中。與它最接近的鄰居是距離 5.22 光年遠的魯坦 726-8（鯨魚座 UV 和鯨魚座 BL）。

## 觀測

這顆恆星位於波江座北部，在明亮的波江座 δ 星東方約 3 度，赤緯 - 9.45 度，在地球絕大部分的地區都能看見這顆恆星，只有北半球緯度 80 度以上的地區是永久隱藏在地平線下。它的視星等是 3.73 等，使得在都市中的居民，因為城市的光污染照亮了夜空，而很難以裸眼看見它。。

天苑四在約翰・拜耳於 1603 年出版的測天圖（Uranometria）中已經以拜耳命名法標示出來。ε 是第五個希臘字母，意味著他大概也是波江座內最亮恆星中的第五顆亮星。約翰・佛蘭斯蒂德在 1712 年初步完成的佛氏星表中將它編為波江座 18 號星。這顆恆星在 1918 年亨利・杜雷伯星表中被標示為 HD 22049，並預編為光譜類型為 K0 的恆星。

天文學家以 1800 年至 1880 年間的觀測為基礎，發現天苑四的自行很大，當時估計為每年 3 角秒，暗示了它與太陽相當接近，所以這顆恆星適合作為三角視差法測量的目標。從 1881 年至 1883 年間， 威廉・路易斯・埃爾金使用太陽儀在南非好望角的皇家天文台對天苑四做了一系列的觀測。根據這些觀測結果，天文學家初步認定天苑四的視差為 0.14 ± 0.02 角秒。天文學家到了 1917 年根據觀測結果精確估計天苑四視差為 0.317 角秒，這個數值已經非常接近現代採用的數值 0.3107 角秒。這個視差值相當於 10.5 光年的距離，所以天苑四是距離太陽第 13 近的恆星（第 9 接近的恆星系統）。

弗蘭克・德雷克使用西維吉尼亞州綠堤電波望遠鏡搜尋預期中的外星高智生命訊號，該計畫被稱為奧茲瑪計畫，計畫所選定的目標就是靠近太陽的天苑四和天倉五，但是目前沒有發現任何來自外星球生物的訊號（1960 年 4 月 8 日曾收到一個飛機發出的假訊號）。鳳凰計畫觀測範圍包含距離太陽 7.2 秒差距內恆星，該計畫在 1995 年以天苑四為目標，使用微波巡天搜尋外星生物的訊號。到了 2004 年，鳳凰計劃已經檢驗過 800 顆恆星，沒有檢測任何可疑的訊號。

天文學家根據 1938 年至 1972 年對天苑四觀測到的攝動，懷疑有看不見的伴星以 25 年的軌道週期環繞著它運轉，但是這項主張在 1993 年被否定。天文學家在 1980 年至 2000 年對天苑四徑向速度的觀測提出令人信服的證據，顯示有一顆週期大約 7 年的行星級伴星環繞它。他們在 1998 年發現塵埃環環繞著這顆恆星的證據，加強行星系統存在的證據，天苑四與附近的行星產生交互作用可以解釋塵埃被凝聚起來的現象。天文學家在 2006 年使用哈伯太空望遠鏡証實確實有一顆行星以 6.9 年的週期環繞著這顆恆星

## 性質

據估計，天苑四的質量是太陽質量的 85%，半徑是太陽半徑的 84% ，但是亮度只有太陽的 28%。它是繼半人馬座 αB 之後第二接近的光譜類型 K 型星。相較於太陽，這顆恆星擁有的原子序大於氦的元素比較少，在它的色球層中鐵的含量只有太陽的 74%。

天苑四色球層的磁場活動比太陽活躍，在光球層的 9% 深度的範圍內發現的磁場強度是 0.14 泰斯勒。整顆恆星的磁場活動是不規則的，但它可能有 5 年的週期性變化。假設恆星的半徑在這段時間內不會改變，則在活動程度上的變化相當於在溫度上有 15 K 的改變，這相當於 0.014 星等的變化

磁場活動的轉動振幅顯示恆星赤道的自轉週期是 11.10 ± 0.03 天，或是略短於太陽自轉週期的一半。恆星光度的變化是由於磁場的活動加上自轉的因素，被分類為天龍座 BY 變星。光度計的觀測證實天苑四的表面也像太陽一樣有微差轉動，因此自轉週期會隨著緯度改變，從 10.8 天至 12..3 天變化著。這顆恆星的轉軸傾角尚未確定，估計是在低的 24° 至高的 72° 之間。

高程度的色球活動、強烈的磁場和相較之下算是快速的自轉，都顯示這是一顆年輕的恆星。電腦模型給的估計年齡是 7 億至 8 億 5 千萬年，但實際的年齡可能低至 5 亦或高達 10 億年。但是，重元素的低豐度是一些老舊恆星的特徵，這種異常的現象可能是對流層輸送了一些氦和重元素到星球外層的光球層，產生了擴散過程造成的。

相對於太陽，天苑四的外層大氣看起來比太陽大和熱，這是它的恆星風比太陽強 30 倍造成大量質量損失造成的。恆星風在大約 8,000 天文單位處形成星狀球，並且在距離恆星 1,600 天文單位處造成弓形震波。以地球到這顆恆星的距離估計，星狀球的視角大約有 42 弧分，比我們滿月時的月球還要大。

天苑四空間速度的分量分別是 U = −3，V = +7 和 W = −20 公里 / 秒，在銀河系內以平均銀心距離 8,800 秒差距，離心率 0.09 的軌道上運轉著。在過去的數百萬年間，相信曾有三顆恆星交近天苑四至 2 秒差距的距離內。最近一次大約是在 12,500 年前與卡普坦星的遭遇，但這些遭遇都被認為對星周盤沒有影響。天苑四大約在 105,000 年前最接近太陽，當時的距離大約只有 7 光年。

## 行星系

### 行星

* 天苑四 b
* 天苑四 c

由於天苑四是距離最接近我們太陽的太陽型恆星，許多搜尋行星的企圖都被嘗試過了。但是因恆星本身高度的活動性和變化，使得平常發現行星最有效的徑向速度法很難奏效，恆星活動妨礙了行星的偵測。

已經證實有一個行星系統存在，並且確認其中的一顆行星。天苑四 b 是類似木星的行星，以 2,500 天的週期，在 3.39 天文單位的軌道上運行著。天體測量和徑向速度的數據表明他是在一個非常高離心率（離心率 0.7）軌道上運行的系外行星。但是這個軌道與出現在 3 天文單位的小行星帶並不一致：如果離心率真的如此大，這顆行星將會穿越小行星帶，並且很快的清空它。還可能有一顆低質量的行星天苑四 c，在 40 天文單位的距離上，以低於 0.3 的離心率運行著。

沒有第 3 顆或更多木星等級的行星存在這個系統內。

RAND 協會在 1964 年的研究，史帝芬. R. 多爾的_適合人居住的行星_，在 22 光年的距離內列出了 14 顆最可能有適居行星的恆星，而估計在天苑四周圍的軌道出現適居行星的機率只有 3.3%。天苑四的適居帶展開在 0.5 至 1.0 天文單位之處，相當於地球到太陽的距離上。而當這顆恆星的年齡達到 200 億歲時，適居帶會擴張至 0.6 至 1.4 天文單位。然而，在鄰近適居帶的附近有一顆高橢圓軌道的大行星存在，會使適居帶內有軌道穩定的類地行星出現的機率降低。

在天苑四的外圍有一顆行星存在，會對附近有彗星體的塵埃環造成攝動的效應，使得其中有些天體會進入系統的內部，並且可能會掠過距離恆星不到 1 天文單位的任何一顆行星的軌道。因此，一顆類地行星可能會遭遇到類似地球在 6 億年前經歷的後期重轟炸時期的砲擊狀態

因為天苑四有允許形成類地行星的性質，因此是被列在行星發現計畫中的一個目標。雖然這個系統不是列在已經被取消的類地行星發現者的主要候選者，但它依然是 NASA 太空干涉測量任務中作為搜尋地球大小行星的目標之一。

### 塵埃環

天文學家使用詹姆士・克拉克・瑪克斯威望遠鏡觀測後發現，次微米波長的輻射延伸至距離恆星半徑 35 角秒之處，輻射尖峰出現在距離 18 角秒的地區（相當於距離恆星 60 天文單位），距離恆星 30 天文單位的地區也有強度較低的輻射。天文學家認為這些輻射來自於類似太陽系古柏帶的小行星帶，這條小行星帶與視線的方向大約有 25 度的傾斜角。

塵埃帶不對稱的結構也許是受到行星攝動的影響，塵埃帶中的叢集可能與天文學家懷疑的行星軌道有正數週期的共振，例如：行星運轉 3 周時，塵埃帶的叢集可能正好運行了 2 周的 3:2 共振。經過電腦摹擬顯示圓環型態可以讓軌道離心率 0.3 的行星在 5:3 和 3:2 的軌道共振上捕獲塵埃帶的粒子。

塵埃帶內包含的塵埃量大約是我們太陽系附近塵埃的 1,000 倍，意味著可以比太陽系多形成 1,000 倍的彗星體。估計塵埃的總量 6 倍於月球質量，這些塵埃可能是彗星體碰撞產生的，範圍在 10 至 30 公里直徑的總質量達到地球質量的 5 至 9 倍，這與古柏帶估計有 10 被地球質量非常相似。

距離恆星 35 天文單位處的塵埃幾乎完全消失，或許意味著恆星系統已經有行星形成，清空這個區域內的塵埃。這種現象與目前天文學家接受的內太陽系的模型是一致的，因此可能有類地行星環繞著這顆恆星。

NASA 的史匹哲太空望遠鏡在 2008 年 10 月 27 日的觀測顯示確實有兩條小行星帶環繞恆星，其中有一條是系外黃道塵。有一條小行星帶的位置與我們太陽系的相同；較密集的第二條小行星帶很類似太陽系小行星帶群聚，它位於第一條和彗星帶中間。小行星帶暗示天苑四還有其他行星存在。

## 相關條目

* 科幻中的天苑四
* 恆星距離列表

## 註解和參考資料

## 外部連結

* Astronomers discover a nearby star system just like our own Solar System. JAC/UCLA. [2005-03-24]. （原始內容存檔於 2005-11-10）.
* Bruce Campbell, G.A.H. Walker, S. Yang. A search for substellar companions to solar-type stars. Astrophysical Journal. 1988, **331** (Part 1): 902 – 921. doi:10.1086/166608.
* Sean Moran, Marc Kuchner, and Matthew J. Holman. The Dynamical Influence of a Planet at Semimajor Axis 3.4 AU on the Dust around ε Eridani. The Astrophysical Journal. 2004, **612**: 1163 – 1170. doi:10.1086/422796.
* Notes for star Epsilon Eridani. The Extrasolar Planets Encyclopaedia. [2006-04-13]. （原始內容存檔於 2006-06-20）.
* Epsilon Eridani. SolStation. [2006-04-13]. （原始內容存檔於 2006-04-11）.