是否已發現系外衛星?

2007年一次事件中獲得的有趣資料暗示,在一個距離地球420光年的年輕恆星系統中,一顆系外衛星正在一顆巨行星周圍形成。

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一個環狀世界(圖片來源:Ron Miller)

2007年一次事件中獲得的有趣資料暗示,在一個距離地球420光年的年輕恆星系統中,一顆系外衛星正在一顆巨行星周圍形成。

衛星意義重大。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)。有些衛星,如木衛三或土衛六,大小與水星相當。許多衛星蘊藏著廣闊的冰凍水層,內部也可能存在海洋。調整軌道環境,衛星似乎完全有可能存在類地表面環境——溫和,並且可能像我們科幻幻想中的恩多潘多拉一樣蔥鬱。同樣可以合理想象,這些衛星可能代表著宇宙中大量的新世界,這是我們尚未見過的行星動物園的一部分。


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但是,尋找系外行星很困難,尋找系外衛星更加困難。一種方法是挖掘資料庫,例如NASA的開普勒太空望遠鏡的任務資料庫,尋找衛星擾動行星在其母恆星表面凌星的跡象。一顆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,具體取決於衛星的特性——例如它們的質量以及與母世界的距離。

另一種可能性是透過引力微透鏡觀測到系外衛星。事實上,已經有說法稱在此類資料中發現了行星和衛星的特徵——儘管也許是作為自由漂浮的一對,不再圍繞恆星執行。

擁有衛星的巨行星提供了一個額外的標誌。我們知道,像土星或木星這樣的世界也擁有環系統,即盤狀分佈的非常小的天體和粒子,如果母世界從恆星前方經過,它們也會產生獨特的凌星訊號。我們還認為,像這樣的氣體巨行星在年輕時,很可能被“類固醇環”包圍——圍繞行星執行的物質盤,類似於形成行星的星周盤的縮小版。

(圖片來源:NASA/卡西尼任務)
 

早在2007年,SuperWASP專案就監測了一顆名為J1407(簡稱)的年輕恆星(僅有1600萬年曆史)發出的光。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,表明從我們的角度來看,有什麼東西正在穿過恆星的表面。這些事件持續了56天——對於行星凌星來說,絕對是一段漫長的時間。

J1407周圍發生了什麼?

Mamajek及其同事在2012年進行的首次分析表明,我們目睹了一顆行星伴星周圍環系統的影響。現在,Kenworthy和Mamajek進行了一項新的分析,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,一顆擁有約37個環的大行星或亞恆星天體確實凌星了J1407。

這種結構規模宏大。該行星天體的質量可能是木星的10到40倍——這表明它可能是一顆褐矮星。它很可能大約每13年繞這顆年輕的恆星執行一次——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延伸的距離僅為0.0009 AU。

但環中的縫隙或許是最有趣的特徵。其中最深的縫隙可能對應於400萬公里寬的空曠地帶。形成這種縫隙的一種方法是讓一顆正在形成的系外衛星掃清這片空間——這顆衛星世界的質量可能達到地球的80%,需要近2年的時間才能繞其母體執行一週。

那麼,是否已經發現了系外衛星?

也許是。對於恆星光線56天覆雜變化的總體解釋很有道理,我們完全預期在這種情況下——在一個年輕的、正在形成的系統中——應該存在環系統或行星周圍盤。

問題在於,這顆假定系外衛星的母體似乎位於我們通常認為的行星(質量小於木星約13倍的天體,其核心不可能發生持續的氘聚變)和恆星(質量大於木星65-80倍)之間的邊界地帶。換句話說,這個系統——由質量為太陽90%的J1407以及一顆可能的環狀褐矮星組成——可能最好被歸類為一種雙星系統。這顆系外衛星可能是一顆母體為亞恆星的系外行星。

除非這種描述可能也有點不公平。人們也可以將此視為一個絕妙的新事物的例子——一系列超出我們仍然狹隘的行星系統視野的情況。對於我們正在發現的一切,我們根本沒有合適的詞語,合適的標籤。這反映了最近關於我們太陽系中行星的(仍然)有爭議的定義的爭論。正如通常情況一樣,大自然總是輕易地超越我們的想象力。

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