天文學家發現太陽系以外第二顆超級系外衛星的證據


天文學家大衛·基平(David Kipping)助理教授在他工作的美國哥倫比亞大學的冰涼世界實驗室(Cool Worlds Lab)檔案數據中發現一顆系外衛星訊號,顯示未來可能會發現更多系外衛星。

基平報告的第二顆超大衛星圍繞太陽系外一顆木星大小的行星運行。如果得到證實,這次發現可能意味著系外衛星在宇宙中與系外行星一樣普遍,而且無論大小,這樣的衛星都是行星系統的一個特徵。

但這可能是一個漫長的等待。四年前首次發現系外衛星仍在等待確認,而對這個最新候選者的驗證可能同樣漫長且有爭議。

到目前為止,天文學家已經發現超過一萬顆系外行星候選者,但係外衛星更具挑戰性,過去十年一直在尋找系外衛星的基平說:「系外衛星是一些未知的領域。」

研究小組發現圍繞刻卜勒-1708b(Kepler 1708b)行星運行的巨型系外衛星候選者(刻卜勒-1708b-i,系外衛星在系外行星編號後,按照發現次序加上細楷羅馬數目字),該行星距離地球五千五百光年,朝向天鵝座和天琴座移動。

這個新的候選者比基平團隊早先發現的圍繞類似木星大小的行星刻卜勒-1625b運行的海王星大小的衛星小約三分之一。

基平說,這兩個超級衛星候選者很可能都是由巨大的體積所引起的重力作用下堆積的氣體組成的。如果這位天文學家的假設是正確的,那麼衛星甚至可能以行星的形式開始生命,只是受到重力拉入更大行星的軌道。

兩顆衛星都遠離它們的主恆星,那裡重引力較小,可以牽引行星並剝離它們的衛星。事實上,研究人員在尋找系外衛星的過程中,正是因為我們自己的太陽系中的類似物木星和土星之間有一百多個衛星,所以研究人員在恆星系統中遠距離軌道上尋找寒冷、巨大的氣體行星。

基平說:「如果其它衛星在那些位置,它們更難發現。任何觀測中最先發現的通常是體積巨大的。用我們有限靈敏度的儀器最容易檢測到的大的系外衛星。」

由於與系外行星相同的原因,外星人令天文學家著迷,它們也有可能存在生命。在宇宙中的生是如何以及在何處出現的。天文學家想知道這些系外衛星是如何形成,它們是否能夠維持生命,如果有的話,它們在使宿主行星宜居方面發揮了什麼作用。

在目前的研究中,研究人員從美國太空總署的刻卜勒太空望遠鏡捕獲的最冷氣體巨行星的樣本。在深入掃描了七十顆行星後,他們只發現了一顆候選行星:刻卜勒-1708b是具有類似系外衛星的訊號。

將需要來自其它太空望遠鏡(例如:哈勃太空望遠鏡)的觀測來驗證這個發現,過程可能需要數年時間。四年後,基平的第一個系外衛星發現繼續引起激烈爭論。在最近的一篇論文中,他和他的團隊展示一群懷疑論者是如何在他們的計算中錯過刻卜勒-1625b衛星的訊號。基平團隊會繼續調查其它證據。

在距離地球數百到數千光年的地方發現一顆衛星甚至一顆行星絕非易事。衛星和行星只能在它們經過宿主恆星前方時間接觀測到,導致恆星的光線間歇性變暗。用望遠鏡捕捉這些轉瞬即逝的訊號是很棘手,解釋光度變化曲線數據也是如此。衛星更難發現,因為它們更小,阻擋的光線引起的減光作用更少。

但基平說,搜索是值得的,因為他回憶起系外行星的存在如何受到與今天的系外衛星一樣的懷疑。與我們的太陽系相比,這些行星是其它外星世界,但它們徹底改變了我們對行星系統形成方式的理解。

【圖、文:節譯自美國哥倫比亞大學2022年1月13日新聞公佈】研究全文刊登在2022年1月13日出版的《自然-天文學》期刊;標題是:An exomoon survey of 70 cool giant exoplanets and the new candidate Kepler-1708 b-i

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