又發現了一個，也許吧。天文學家表示，他們發現了第二個可能的系外衛星候選者，它圍繞著一個距離地球近 6,000 光年的世界執行。這顆衛星名為開普勒-1708 b-i，似乎是一個以氣體為主的天體，略小於海王星，圍繞著一顆類似太陽的恆星周圍的一顆木星大小的行星執行——這是一種不尋常但並非完全史無前例的行星-衛星配置。這項發現發表在《自然·天文學》雜誌上。證實或駁斥這一結果可能無法立即實現，但考慮到我們的星系內外衛星的預期丰度，這可能進一步預示著一個激動人心的新系外天文學時代的初步開端——一個不僅關注外星行星，而且關注圍繞它們執行的天然衛星以及其中生命的可能性。
在我們的太陽系中有 200 多顆衛星，它們擁有令人印象深刻的各種變化。土星的衛星泰坦擁有濃厚的大氣層和寒冷的碳氫化合物海洋，可能類似於早期的地球。木星的木衛二等冰衛星是隱藏著地下海洋的冰球，它們可能是生命產生的理想棲息地。還有一些衛星，例如我們自己的月球，顯然是貧瘠的荒地，但在其陰影籠罩的隕石坑和迷宮般的地下隧道網路中可能存在水冰。然而，這些世界之間一個重要的共同特徵是它們的存在：我們太陽系八大行星中的六顆都有衛星。邏輯表明，其他地方也應該如此。“衛星很常見，”加州理工學院的傑西·克里斯蒂安森說。“在我們的太陽系中，幾乎所有東西都有衛星。我非常有信心，衛星在銀河系中無處不在。”
唯一的問題是找到它們。我們可以透過多種方式尋找系外行星，例如，透過監視它們在恆星前方移動時產生的光線下降，這種現象被稱為凌星，或者獲得它們對宿主恆星引力牽引的明顯跡象。然而，尋找系外衛星要困難得多，因為系外衛星本質上比它們環繞的行星小得多。“它們太小了，”克里斯蒂安森說。迄今為止，只發現了一個真正可能的候選者：開普勒-1625 b-i，一個據稱海王星大小的世界，圍繞著一顆木星大小的系外行星執行，距離地球約 8,000 光年，於 2018 年 10 月報告。但即使是這個更龐大的世界的存在也受到了隨後的分析的質疑。
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開普勒-1708 b-i 的存在最初在 2018 年被暗示，當時哥倫比亞大學的大衛·基平（也是開普勒-1625 b-i 的發現者之一）和他的同事們檢查了檔案資料。該團隊分析了 NASA 開普勒太空望遠鏡對 70 顆所謂的冷巨星——氣體巨星，如木星和土星，它們在距離恆星相對較遠的地方執行，一年由 400 多個地球日組成——的凌星資料。該團隊尋找環繞這些世界執行的凌星系外衛星的跡象，尋找來自任何陰影籠罩的月球伴星的額外光線下降。然後，研究人員在接下來的幾年裡淘汰了他們的心頭好，逐一審查潛在的系外衛星候選者，並發現每個候選者都可以用其他現象更好地解釋——只有一個例外：開普勒-1708 b-i。“這是一個我們無法淘汰的衛星候選者，”基平說。“四年來，我們一直試圖證明這東西是假的。它通過了我們能想到的每一項測試。”
相關的較小的額外光線下降的幅度表明存在一顆大約是地球 2.6 倍大小的衛星。凌星方法的性質意味著只能直接收集世界半徑，而不能收集質量。但這個衛星的大小表明它是一種氣體巨星。“它可能屬於‘迷你海王星’類別，”基平說，他指的是一種在我們太陽系中不存在，但在其他恆星周圍大量存在的行星型別。這顆假定的迷你海王星衛星環繞的行星，即木星大小的開普勒-1708 b，每 737 天繞其恆星執行一週，距離為地球和太陽之間距離的 1.6 倍。假設該候選者確實是一顆衛星，它將每 4.6 個地球日繞行星執行一週，距離超過 740,000 公里——幾乎是我們自己的月球繞地球軌道距離的兩倍。在對 70 顆冷巨星的分析中只出現這一個候選者可能表明，大型氣體衛星在宇宙中“不是很常見”，克里斯蒂安森說。
與它的宿主行星相比，這顆系外衛星顯然很大的尺寸“令人驚訝”，基平說，但並非完全出乎意料：開普勒-1625 b，即之前的系外衛星候選者開普勒-1625 b-i 據稱環繞的行星，似乎具有相似的，如果略大的配置。如果這兩顆衛星都真實存在，那可能告訴我們一些關於星系中可能的行星-衛星配置的非常有趣的事情，即巨行星可能容納同樣巨大的衛星。這本身就引發了關於這些世界起源的問題。如此大的衛星不太可能直接在行星周圍的軌道上形成，行星更可能掃除任何潛在的衛星誕生物質，這表明另一種起源故事更有可能。
“一種情景是，這顆衛星在行星系統形成時被行星捕獲了，”克里斯蒂安森說。“早期的行星系統是非常暴力、混亂的地方。我們在我們自己的太陽系中看到了捕獲的例子：例如，海衛一，海王星的衛星之一。我們認為那是被捕獲的。所以我們知道這種情況會發生；我們只是沒有將其放大到木星大小的行星可以捕獲海王星大小的衛星的想法。”
然而，並非所有人都相信這顆衛星的所謂存在。德國哥廷根馬克斯·普朗克太陽系研究所的勒內·海勒表示，他不確定該團隊看到的凌星訊號是否是衛星的結果。“它沒有說服我，”他說。相反，海勒補充說，光線下降可能僅僅是恆星自然變化的結果，例如我們在我們自己的太陽上看到的太陽黑子，在行星凌星的同時穿過其表面。基平和他的團隊表示，就他們而言，他們已經排除了這種可能性，因為據稱由衛星引起的光線下降在行星開始從恆星前方經過之前就開始了。
德國海德堡馬克斯·普朗克天文研究所的勞拉·克雷德伯格表示，她“不會稱之為板上釘釘”，但這個結果“絕對值得跟進”，以嘗試再次看到這顆假定的衛星的凌星。然而，我們無法立即做到這一點。考慮到行星的漫長軌道，它及其可能的衛星直到 2023 年才會再次凌星，基平說，這意味著我們將不得不等到那時才能嘗試再次監視這顆系外衛星。如果系外衛星真的存在，那麼 2021 年 12 月發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 應該能夠幾乎立即證實或駁斥它的存在。“對於韋伯來說，這將是小菜一碟，”基平說。“它可以找到比木星周圍的木衛二更小的衛星。它是一架極其強大的望遠鏡。”
這本身就提出了一個令人興奮的可能性：JWST 可以用於進行某種調查以尋找系外衛星。就像它的前輩哈勃太空望遠鏡在系外行星科學領域取得了巨大進步一樣，JWST 可能會因其對系外衛星的貢獻而被定義。“我的團隊現在正在規劃韋伯的系外衛星調查的戰略佈局，”基平說。“這將是人類歷史上第一次有可能做到這一點。我對未來感到非常興奮。”
這樣做的原因有很多。一旦我們開始大量發現系外衛星，我們將開始真正掌握它們的可變性和重要性。例如，我們自己的月球的潮汐可能在地球的宜居性中發揮了作用，導致了潮汐池中生命的進化。對系外衛星的研究也可能告訴我們更多關於行星形成過程的資訊。“如果我們想全面瞭解行星形成是如何運作的，我們需要了解衛星，”克雷德伯格說。還有另一個更簡單的研究原因：“衛星很酷。”
系外衛星本身也可能代表尋找生命的主要目標。考慮到它們的大小似乎從小到地球大小甚至更大不等，有理由假設一些岩石系外衛星可能在恆星宜居帶內的氣體巨行星軌道上執行，那裡可能存在液態水。“這是科幻小說可能先於科學事實的情況之一，”克里斯蒂安森說。“你有電影《阿凡達》中圍繞氣體巨星執行的宜居衛星的例子。在《星球大戰》中，你有圍繞氣體巨星執行的宜居衛星。從技術上講，你可以在氣體巨星周圍創造一塊岩石，使其具有來自太陽的平均輻射，從而使其表面可能存在液態水。”
然而，也存在複雜情況。一顆圍繞巨行星執行的衛星會受到來自那個更大世界的相當大的引力和拉力，這在極端情況下——例如木星的衛星木衛一的情況——可能導致強烈的火山活動。來自木星等氣體巨星的輻射也可能是致命的。這樣的系統可能具有特殊的特徵。“如果你排列正確，你將擁有來自自轉的晝夜，以及來自行星背後的額外晝夜迴圈，”克里斯蒂安森說。“幾乎可以肯定，氣體巨星周圍有溫度合適的岩石。它們是否宜居是一個懸而未決的問題，也是許多人感到興奮的事情。”