天文学家或首次发现系外卫星:绕流浪行星运行[Migage]

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据美国宇航局网站报道,土卫六,木卫一,火卫一,这些都是太阳系中的“明星卫星”。但在那些围绕其他恒星运行的系外行星周围是否同样存在卫星呢?美国宇航局资助的一项研究近日发现首个证据,证明这种“系外卫星”可能是存在的。尽管目前的结果还不能完全证实其存在,但它的确是在这一方向上迈出了坚实的步伐。

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美国圣母大学的大卫·伯奈特(David Bennett)是这项研究的第一作者,他们的文章已经发表于近日出版的《天体物理学报》上。他说:“我们将不会再有机会再次观测这一系外卫星了。但我们可以预期未来还将出现更多这类意料之外的发现。”

这项发现是由一个由日本-新西兰和美国科学家组成的国际研究团队“天体物理学微引力透镜观测项目”(MOA)以及“引力透镜异常观测网络”( PLANET)共同执行的。在研究中使用了位于新西兰和塔斯马尼亚的望远镜设施。他们所采用的技术被称作微引力透镜,利用恒星之间碰巧出现的视线重叠来实施观测。当一颗前景恒星在视线方向上通过我们与另一颗背景恒星之间的空间时,这颗前景恒星就能够被用来充当引力透镜,聚焦并放大那颗更遥远背景恒星的星光。这种效应大约可以持续一个月左右。

如果这样一颗前景恒星,或是任何其他被天文学家们选中扮演引力透镜的天体,在其周围有行星绕转,那么这颗行星就将充当第二块透镜,进一步增强这种增亮作用,或是抵消一部分的这种作用。通过对这种微小效应的仔细分析,天文学家们可以计算出这颗前景恒星与它周围的行星之间的质量比值。

然而在某些情况下,这个前景天体可能是一颗流浪行星,而并非一颗恒星。在这样的情况下,研究人员们就将有机会计算出这颗行星与它周围的卫星之间的质量比值。当其他天文学家们都在积极搜寻系外卫星之际——他们使用美国开普勒空间望远镜的数据进行仔细分析,但到目前为止还没有收获——这个团队却另辟蹊径,得到了初步的结果。

在这项新的研究中,这颗充当前景引力体的天体性质目前还不甚清楚。但测算的结果显示这颗天体与它周围的小天体的质量比大约是2000: 1。这就意味着这可能是一颗小质量的暗弱恒星,其周围存在一颗质量约为地球18倍的行星,或者这是一颗质量超过木星的巨大行星,拥有一颗质量低于地球的卫星。

目前存在的问题就是,科学家们还没有办法分辨这两种可能性的孰是孰非。美国宇航局加州喷气推进实验室(JPL)系外行星研究办公室首席科学家维斯·特劳博(Wes Traub)表示:“有一种可能性是这两个天体是一个行星-卫星系统,如果事实的确如此,那么这将是一项重大发现,这是一个全新的天体系统。”维斯本人并未参与这项研究。他说:“研究人员的模型认为这其中可能牵涉到一颗卫星,但如果你简单地看哪一种情况在自然界更有可能出现,答案将是恒星的选项。”

要想找出这个问题的答案,就要想办法知道这两个天体与地球之间的距离。一个质量较小的行星系统对引力透镜效应亮度的影响与一个距离较远但质量较大的恒星系统产生的影响可以是相同的。但一旦这次事件结束,要想再次对这一系统进行观测并测算其距离就将变得十分不可能。因此这一疑似首次观测到的系外卫星的天体身份目前仍然是个谜团,天文学家们给予其编号:MOA-2011-BLG-262。

不过,在未来仍然有可能可以获取有关此类天体系统的距离数据。比如说,美国宇航局的斯皮策以及开普勒空间望远镜均沿着追随地球的轨道围绕太阳运行,这两台望远镜的距离都已经足够远,足以对相关目标使用视差法测算距离值。

视差法的最简单原理演示就是这样:伸出一根手指放在眼前一段距离处,闭上一只眼睛观察,然后再换一只眼睛观察,你会发现你的手指的位置会来回变化。当这种方法被应用于引力透镜效应观测中,视差效应会造成望远镜观察到的增亮效应程度不同。尽管进行这样的观察测算最好的方法是利用一台在空间中的望远镜以及一台位于地面上的望远镜,但两台同时运行于空间中的望远镜同样也可以胜任这一任务。

与此同时,类似MOA以及波兰光学引力透镜实验(OGLE)等巡天项目正在发现越来越多的行星。到目前为止这些利用微引力透镜效应开展的巡天观测项目已经发现了超过10颗系外行星,有些是围绕其他恒星运行的,也有一些是自由漂浮的流浪行星。此前一项由美国宇航局资助,同样由MOA团队承担的研究项目首次找到强有力的证据,证明宇宙中存在木星质量的流浪行星,它们可能是在形成之后被从所在行星系“踢出去”的。

而此次发现的新的系外卫星候选体,如果能够得到证实,将是围绕这样一颗流浪行星运行的。这颗行星此前可能是被从一个布满尘埃的早期行星系统中剔除出去的,离开时同时带走了它的卫星。

在此项研究中使用的地基望远镜设在新西兰约翰山大学天文台,另一台则位于澳大利亚塔斯马尼亚的康诺普斯山天文台。


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