美國《科學進展》期刊3日發布天文新發現,美國兩位天文學家2017年透過哈伯太空望遠鏡觀測到的天體,很可能是人類發現的第一顆「太陽系外衛星」。這顆衛星繞行一顆太陽系外行星「克卜勒1625b」,本身大小接近太陽系的海王星,而且是一顆「氣體巨星」。不過目前還需要更進一步的觀測資料,才能證實這顆系外衛星確實存在。
這顆太陽系外衛星(exomoon)與其行星「克卜勒1625b」(Kep ler 1625b)距離地球約8000光年,體積與海王星(Neptune)相近,是地球的4倍,也超越太陽系內所有已知的衛星。它與「克卜勒1625b」都是類似木星的「氣體巨星」(gas giant),因此與電影《阿凡達》(Avatar)的太陽系外衛星「潘朵拉」(Pandora)很不相同。
For those who wonder why it's so hard to find moons... in part it's because the size of the signal we're looking for goes like the ratio of the moon radius to the stellar radius squared. It's a very small signal. https://t.co/n3UnZFOnK4
— Alex Teachey (@alexteachey) September 30, 2018
「克卜勒1625b」的大小類似木星,衛星的質量只有它的1.5%,相當接近地球與月球的質量比,但由於兩者都是氣態,其形成過程無法以現有的理論解釋。此外,「地球的4倍」看似巨大,但這顆衛星在所屬星系只是滄海一粟,遠在8000光年外的天文學家,更只能透過光線變化與行星軌跡偏移推測其存在。
耗費10年心血 終於找到第一顆太陽系外衛星
美國紐約哥倫比亞大學(Columbia University)天文學家基平(David Kipping)與其博士生助手蒂奇(Alex Teachey)以克卜勒太空望遠鏡(Kepler)收集了近300顆行星的資料,才終於憑藉行星「凌日」(transit)現象時,稍縱即逝的光線量波動,推測在系外行星「克卜勒1625b」旁可能存在衛星。
發現這顆違反現有衛星形成理論的新行星,對花了10多年光陰找尋太陽系外衛星的基平來說,簡直就是美夢成真。他向英國《衛報》回憶團隊的研究過程,一開始他們先注意到「克卜勒1625b」在凌日時,造成其恆星的光線微幅減弱,但克卜勒望遠鏡效能有限,於是他們改採靈敏度為前者4倍的哈伯太空望遠鏡(HST),進行40個小時的觀測。
在觀測過程中,研究人員發現「克卜勒1625b」首度凌日之後3.5小時,恆星光線微幅變暗,在另一次凌日現象裡,行星出現的時間較預測早了1.25小時,顯示其軌道受其他物質的重力影響,因而偏離。研究人員表示,行星會像「套著狗鏈的小狗」一樣尾隨其繞行的行星,對於這顆行星光度的第二次減弱與公轉時間的變化,最簡單也最自然的解釋就是:它有一顆衛星。
《阿凡達》潘朵拉行星?恐怕不像
流行文化中最著名的太陽系外行星,首推票房傳奇電影《阿凡達》中的潘多拉,不過「克卜勒1625b」是氣體而非岩石星體,地表溫度高達攝氏80度,恐怕不太可能讓生物棲息。
兩位天文學家也已向NASA申請再次使用哈伯太空望遠鏡,準備在下一次凌日現象出現時,收集更完整資料,確認這顆衛星球此時此刻正在宇宙遠方,與我們的地球和月球遙遙相望。