首次發現太陽系外也存在「月球」？或許「衛星開普勒1625b-I」會開啟系外尋星新征程

原標題：首次發現太陽系外也存在「月球」？或許「衛星開普勒1625b-I」會開啟系外尋星新征程

撰文/魯暘筱懿

（行星物理博士，中國天文學會會員、國家遙感中心副研究員）

據外媒報道，美國天文學家首次發現太陽系外也存在「月球」，即圍繞行星旋轉的衛星。研究人員用NASA的開普勒太空望遠鏡和哈勃太空望遠鏡發現了太陽系外恆星系統中這顆「月球」的蹤跡。該衛星距地球約8000光年，繞著巨大的氣態行星開普勒1625b旋轉。研究人員推測，這顆衛星的體型巨大，直徑或與海王星類似。

那麼，研究人員一般在尋找「星星」時都是採取哪些方法呢？這次發現太陽系外存在「月球」又將給天文探索帶來怎樣的契機？今天，我們就以「衛星開普勒1625b－I」為例來聊聊系外尋星這件大事。

提到「行星」人們會想到擁有堅硬外殼的類似地球的「固態行星」和擁有著厚重大氣層如木星般壯碩身軀的「氣態巨行星」。可這種印象就在最近一次天文觀測後恐怕要被顛覆了。

事情要追溯到2017年7月，科學家利用開普勒空間望遠鏡觀測到太陽系外編號開普勒1625的恆星周圍有一顆正繞他公轉的行星開普勒1625b，而這顆系外行星周圍極有可能存在一顆他的衛星，編號開普勒1625b－I。受開普勒空間望遠鏡測光精度制約，當時科學家們很難對這顆「系外行星的衛星」明確作出結論。

屢試不爽的「掩星法」

像這篇文章里講到的系外行星和他的「衛星」，到我們所處的太陽系距離以數千光年計，離這麼遠，我們目前無法對其直接成像拍攝，其存在的證據僅能當它掠過其主恆星時進行推測，當其掠過主恆星時，由於遮擋恆星一定光線，觀測到該恆星的光線會變暗。雖然是很微弱的變化，但還是能被開普勒空間望遠鏡這樣的空間觀測設備捕獲。這種被稱作「掩星」的方法是目前科學家在搜索系外行星時最慣用的。

在已被發現的3800多顆系外行星中，依靠掩星法發現的就近三分之二！目前利用「掩星法」找到的系外行星有而那條掠過主恆星時發生變化的線即稱作「光變曲線」。這細微的「蛛絲馬跡」卻有可能是一個龐大的「怪物」留下的……

行星掩星發生後產生「光變曲線」的示意圖

「好兄弟」or「上陣父子兵」？

科學家在對開普勒1625b進行觀測時，發現其光變曲線有細微偏差，而這晃動極有可能是緊隨其後的衛星引起的。簡單說，1625b和它「疑似衛星」就像兩個人一前一後排隊在其主恆星面前走過，行星的移動引起的光變還未結束，「衛星」緊接著在這條光變曲線上留下了自己的足跡。發現疑似衛星製造的蛛絲馬跡後，研究者申請了哈勃太空望遠鏡的觀測時間，準備利用哈勃太空望遠鏡測光精度高的特點解開謎團。

在40小時的觀測後，科學家發現這顆行星掩星現象比預期提早1個小時。而光曲線上的變化之大證明緊跟著顆行星後面的應該也是一顆直徑相當的「行星」，遺憾的是證明後面跟隨者是行星而不是衛星需要更長時間的觀測數據支持，而這些天文學家的哈勃望遠鏡觀測時間用完了！他們只得再申請新的觀測時間，用哈勃望遠鏡觀測數據搞清楚這兩顆行星是的確切關係：個頭差不多大的兄弟倆還是父子般一大一小？

而根據目前對觀測結果的分析，開普勒1625b大小類似木星，而其「衛星」開普勒1625b－I的大小接近海王星，他倆的直徑比接近3：1，這種情形類似地球和月球的直徑比值。並且這兩顆星球都是氣態的。這麼龐大的氣態行星和它的「衛星」一下顛覆了我們以往對行星與其衛星的認識。

在我們的太陽系，目前已知的行星和衛星的狀態關係分別是：同是固態的組合，以及一顆氣態行星擁有眾多固態衛星。看來，無意中我們好像打開了另一個世界的大門……

開普勒1625b與其衛星想像圖

認識行星開啟新征程

找尋開普勒1625b－I的過程似乎讓我們開始了一段關於定義行星的新征程。行星的定義也許就此會有大改變。沉寂多年而未改變的對行星和衛星的認識，或許在這次對系外行星的觀測後在悄然改變，原來氣態行星也可以有氣態的衛星。不過就此對開普勒1625b－I是「系外行星的衛星」蓋棺定論為時尚早，畢竟它的個頭和運行軌道可能預示著它也是個「人物」，與開普勒1625b組成雙星系統。

除了開普勒空間望遠鏡和哈勃太空望遠鏡，人類還曾利用位於智利的高精度逕向速度行星搜索器（HARPS）、夏威夷凱克天文台的高分辨階梯光柵光譜儀（HIRES）等地基觀測設備先後發現了超過700顆系外行星。作為開普勒空間望遠鏡的「接班人」，美國國家航空航天局的「掩星系外行星巡天衛星」（TESS）也已發射升空。

凌星系外行星巡天衛星（TESS）

這段新征程還預示著未來尤其是找尋系外行星的征程上，人類將更多運用不同的空間望遠鏡和觀測方法，「混搭」的方式完成一次又一次的觀測壯舉。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！