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2007年一次事件中獲得的有趣資料暗示,在一個年輕恆星系統中,一顆巨大的行星周圍正在形成一顆系外衛星,該星系距離地球420光年。
衛星非常重要。在我們的太陽系中,我們已經發現了176顆天然衛星(甚至小行星也有衛星)。其中一些,如木衛三或土衛六,大小可與水星相媲美。許多衛星都蘊藏著廣闊的冰凍水層,也可能擁有內部海洋。調整軌道環境,似乎完全有可能存在具有類地表面環境的衛星——溫帶的,並且可能像我們科幻幻想中的恩多星或潘多拉星一樣蔥鬱。同樣有理由想象,這些衛星可能代表著宇宙中大量的新世界,是我們尚未看到的行星動物群的一部分。
但是,發現系外行星已經很困難了,而發現系外衛星則更加困難。一種方法是挖掘像NASA的開普勒太空望遠鏡這樣的任務的資料庫,尋找衛星擾亂行星凌星現象的跡象,即行星從其母恆星前方經過。一顆擁有衛星的行星與其衛星圍繞共同的質心執行,同時圍繞恆星執行。結果是,行星凌星的時間和持續時間會發生微小的變化,這取決於衛星的特性——例如它們的質量以及與母星的距離。
另一種可能性是透過引力微透鏡效應發現系外衛星。事實上,已經有聲稱在這樣的資料中發現了行星和衛星的訊號——儘管也許是以自由漂浮的配對形式,不再圍繞恆星執行。
擁有衛星的巨行星提供了另一個明顯的標誌。我們知道像土星或木星這樣的行星也擁有環系統,即由非常小的天體和粒子組成的盤狀結構,如果母星從恆星前方經過,它們也會產生獨特的凌星訊號。我們還認為,當這些氣體巨行星還年輕時,它們很可能被“類固醇環”——行星周圍的物質盤所環繞,這類似於形成行星的星周盤的縮小版。
早在2007年,SuperWASP專案就監測了一顆年輕恆星的光線,這顆恆星只有1600萬年的歷史,簡稱J1407。這顆恆星距離我們約420光年,開始顯示一系列的食或凌星事件——它的光線變暗和變亮的方式表明有物體從我們的角度在恆星前方移動。這些事件持續了56天——對於行星凌星來說,絕對是一個漫長的時期。
J1407周圍發生了什麼?
由Mamajek及其同事於2012年進行的首次分析表明,我們目睹了行星伴星周圍環系統的影響。現在,由Kenworthy和Mamajek進行的一項新分析,透過更詳細地嘗試清理、建模和分析資料,改進了這項研究。他們的結論是,一顆大型行星或亞恆星天體,帶著大約37個環,確實凌星了J1407。
這種配置規模宏大。這顆行星狀天體的質量可能在木星的10到40倍之間——表明它可能是一顆褐矮星。它很可能大約每13年繞這顆年輕恆星執行一次——我們尚未看到下一次凌星。環系統的半徑必須約為0.6天文單位(AU)——相比之下,土星環在其大氣層上僅延伸了微不足道的0.0009 AU。
但環中的縫隙可能是最引人入勝的特徵。其中最深的縫隙可能對應於一個400萬公里寬的空曠地帶。形成這樣一個縫隙的一種方法是讓一顆正在形成的系外衛星掃清這個空間——這顆衛星世界的質量可能是地球的80%,需要近2年的時間才能繞其母星執行一週。
那麼,是否已經發現了系外衛星?
也許是。對於恆星光線複雜變化持續56天的總體解釋很有道理,我們完全期望在這些情況下——在一個年輕的、正在形成的系統中——環系統或行星周圍的物質盤應該存在。
問題在於,這顆假定系外衛星的母星似乎處於我們通常認為的行星(質量小於木星質量約13倍的天體,在核心中不可能發生持續的氘聚變)和恆星(質量大於65-80個木星質量)之間的邊界地帶。換句話說,這個系統——包括質量為太陽質量90%的J1407,以及一個可能的環狀褐矮星——可能更適合歸類為一種雙星系統。這顆系外衛星可能是一顆擁有亞恆星母星的系外行星。
但這種描述也可能相當不公平。人們同樣可以將此視為一個奇妙新事物的例子——一種存在於我們仍然狹隘的行星系統視野之外的環境。我們根本沒有合適的詞語,合適的標籤,來形容我們正在發現的一切。這反映了最近關於我們太陽系中行星的(仍然)有爭議的定義的辯論。正如經常發生的情況一樣,大自然輕易地超越了我們的想象力。

