2018-10-04 03:56:01
天文学家发现了太阳系外月球的第一个令人信服的证据

一对哥伦比亚大学的天文学家利用NASA的哈勃太空望远镜和开普勒太空望远镜收集了令人信服的证据,证明了8000光年外有一颗围绕着一颗巨大气体行星的月球存在。

在10月3日发表在《科学进步》杂志上的一篇论文中,亚历克斯·蒂奇和大卫·基普平报道说,探测到一颗候选外卫星——即其他恒星系统中绕行星运行的卫星——是不寻常的,因为它的体积很大,相当于海王星的直径。这样巨大的卫星不存在于我们自己的太阳系中,在那里将近200颗自然卫星已经被编目。

哥伦比亚大学天文学助理教授基普平说:“这将是探测太阳系外月球的第一个案例。”“如果得到哈勃后续观测的证实,这项发现可能会提供关于行星系统发展的重要线索,并可能会让专家们重新审视关于卫星如何围绕行星形成的理论。"

在寻找外卫星的过程中,研究人员分析了284颗开普勒发现的行星的数据,这些行星的轨道相对较宽,周期超过30天,围绕着它们的主星。这些观测测量了当一颗行星经过它的恒星前面时,星光瞬间变暗的现象,这种现象被称为过境。研究人员在开普勒1625 b发现了一个有趣的异常现象。

Kipping说:“我们看到了引起我们注意的光线曲线的微小偏差和摆动。”

开普勒的结果足以让团队有40小时的时间与哈勃一起深入研究这颗行星,获得的数据比开普勒的数据精确四倍。研究人员在这颗行星穿越恒星表面之前和期间对其进行了长达19小时的监测。Kipping说,在它结束后,哈勃在3.5小时后探测到了恒星亮度的第二次下降,而且下降幅度要小得多,这与“一个月亮像狗一样牵着皮带跟踪着它的主人”是一致的。“不幸的是,哈勃预定的观测在能够测量月球的完整运行之前就结束了。"

除了光线下降之外,哈勃还通过测量行星比预测提前1.25小时开始运行,为月球假说提供了支持证据。这与行星和月球绕着一个共同的重心(重心)旋转是一致的,这将导致行星从其预测位置摇摆。

研究人员注意到,原则上,这种异常可能是由系统中假设的第二颗行星的引力引起的,尽管开普勒在其四年的任务中没有发现围绕恒星的其他行星的证据。

哥伦比亚国家科学基金会天文学研究生、主要作者蒂奇说:“伴月是光线曲线第二次下降和轨道定时偏差的最简单、最自然的解释。”“看到那条淡淡的曲线是一个令人震惊的时刻,我的心脏开始跳动得更快,我只是一直在看那个签名。但是我们知道我们的工作是保持一个水平的头脑来测试数据可能会欺骗我们的每一种可能的方式,直到我们没有其他解释。"

据估计,月球只有其伴星质量的1.5 %,而伴星的质量是木星质量的几倍。这个值接近地球和月球的质量比。但是在地球-月球系统和冥王星-夏隆系统——矮行星冥王星的五颗已知天然卫星中最大的一颗——的情况下,早期与较大物体的碰撞被假设为已经爆炸出后来合并成月球的物质。然而,开普勒1625 b和它的卫星是气态的,而不是岩石状的,因此,这种碰撞可能不会导致卫星凝结。
外卫星很难找到,因为它们比它们的伴星小,所以它们的过境信号很弱;他们还会随着每次过境移动位置,因为月球绕着行星运行。此外,托管卫星的理想候选行星在大轨道上,有很长且不频繁的穿越时间。在这次搜索中,海王星大小的月亮会是最容易被发现的,因为它的体积很大。

主行星和它的月亮位于太阳质量恒星(开普勒1625 )的可居住区内,在那里温和的温度允许在任何固体行星表面存在液态水。“然而,这两个物体都被认为是气态的,因此不适合我们所知的生命,”基普平说。
未来的搜索目标将是木星大小的行星,这些行星离它们的恒星比地球离太阳更远。开普勒数据库中只有少数这些。Kipping说,NASA即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能会真正“清理”卫星搜索。“我们可以期待看到非常小的卫星。"

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