本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
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2007年一次事件中获得的有趣数据暗示,在一个距离地球420光年的年轻恒星系统中,一颗系外卫星正在一颗巨行星周围形成。
卫星意义重大。在我们的太阳系中,我们已经发现了176颗天然卫星(甚至小行星也有卫星)。有些卫星,如木卫三或土卫六,大小与水星相当。许多卫星蕴藏着广阔的冰冻水层,内部也可能存在海洋。调整轨道环境,卫星似乎完全有可能存在类地表面环境——温和,并且可能像我们科幻幻想中的恩多或潘多拉一样葱郁。同样可以合理想象,这些卫星可能代表着宇宙中大量的新世界,这是我们尚未见过的行星动物园的一部分。
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但是,寻找系外行星很困难,寻找系外卫星更加困难。一种方法是挖掘数据库,例如NASA的开普勒太空望远镜的任务数据库,寻找卫星扰动行星在其母恒星表面凌星的迹象。一颗有卫星的行星与其卫星围绕共同的质心运行,同时围绕恒星运行。结果是,行星凌星的时间和持续时间会发生微小的变化,具体取决于卫星的特性——例如它们的质量以及与母世界的距离。
另一种可能性是通过引力微透镜观测到系外卫星。事实上,已经有说法称在此类数据中发现了行星和卫星的特征——尽管也许是作为自由漂浮的一对,不再围绕恒星运行。
拥有卫星的巨行星提供了一个额外的标志。我们知道,像土星或木星这样的世界也拥有环系统,即盘状分布的非常小的天体和粒子,如果母世界从恒星前方经过,它们也会产生独特的凌星信号。我们还认为,像这样的气体巨行星在年轻时,很可能被“类固醇环”包围——围绕行星运行的物质盘,类似于形成行星的星周盘的缩小版。
早在2007年,SuperWASP项目就监测了一颗名为J1407(简称)的年轻恒星(仅有1600万年历史)发出的光。这颗恒星距离我们约420光年,开始显示一系列的食或凌星事件——它的光线变暗和变亮,表明从我们的角度来看,有什么东西正在穿过恒星的表面。这些事件持续了56天——对于行星凌星来说,绝对是一段漫长的时间。
J1407周围发生了什么?
Mamajek及其同事在2012年进行的首次分析表明,我们目睹了一颗行星伴星周围环系统的影响。现在,Kenworthy和Mamajek进行了一项新的分析,通过更详细地尝试清理、建模和分析数据,改进了这项研究。他们的结论是,一颗拥有约37个环的大行星或亚恒星天体确实凌星了J1407。
这种结构规模宏大。该行星天体的质量可能是木星的10到40倍——这表明它可能是一颗褐矮星。它很可能大约每13年绕这颗年轻的恒星运行一次——我们尚未看到下一次凌星。环系统的半径必须约为0.6天文单位(AU)——相比之下,土星环在其大气层上延伸的距离仅为0.0009 AU。
但环中的缝隙或许是最有趣的特征。其中最深的缝隙可能对应于400万公里宽的空旷地带。形成这种缝隙的一种方法是让一颗正在形成的系外卫星扫清这片空间——这颗卫星世界的质量可能达到地球的80%,需要近2年的时间才能绕其母体运行一周。
那么,是否已经发现了系外卫星?
也许是。对于恒星光线56天复杂变化的总体解释很有道理,我们完全预期在这种情况下——在一个年轻的、正在形成的系统中——应该存在环系统或行星周围盘。
问题在于,这颗假定系外卫星的母体似乎位于我们通常认为的行星(质量小于木星约13倍的天体,其核心不可能发生持续的氘聚变)和恒星(质量大于木星65-80倍)之间的边界地带。换句话说,这个系统——由质量为太阳90%的J1407以及一颗可能的环状褐矮星组成——可能最好被归类为一种双星系统。这颗系外卫星可能是一颗母体为亚恒星的系外行星。
除非这种描述可能也有点不公平。人们也可以将此视为一个绝妙的新事物的例子——一系列超出我们仍然狭隘的行星系统视野的情况。对于我们正在发现的一切,我们根本没有合适的词语,合适的标签。这反映了最近关于我们太阳系中行星的(仍然)有争议的定义的争论。正如通常情况一样,大自然总是轻易地超越我们的想象力。