利用歐空局的XMM-牛頓太空望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)宇航局的錢(qián)德拉X射線空間望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家在尋找銀河系以外的行星方面邁出了重要一步。

在另一個(gè)星系中發(fā)現(xiàn)一顆行星是很難的，即使天文學(xué)家知道它們可能存在，但到目前為止，銀河系之外的行星系統(tǒng)還沒(méi)有被證實(shí)。因?yàn)閬?lái)自另一個(gè)星系的光線被擠在天空中的一個(gè)很小的區(qū)域內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡很難將一顆恒星與另一顆恒星區(qū)分開(kāi)來(lái)，更不用說(shuō)圍繞它們運(yùn)行的行星了。而且，在我們的星系中尋找系外行星的通常技術(shù)對(duì)星系外的行星并不奏效。

在研究星系中的X射線，而不是可見(jiàn)光時(shí)，這是不一樣的。因?yàn)樵赬射線光下閃亮的天體較少，像歐空局XMM-牛頓這樣的X射線望遠(yuǎn)鏡在觀察星系時(shí)可以更容易區(qū)分天體。因此，這些天體更容易被識(shí)別和研究，而且有可能在它們周?chē)业揭活w行星。

在外部星系中可以研究的一些最明亮的天體是所謂的X射線雙星。它們由一個(gè)非常緊湊的天體--中子星或黑洞--組成，它正在吞噬圍繞它運(yùn)行的伴星，或“供體”的物質(zhì)。墜落的物質(zhì)被中子星或黑洞的強(qiáng)大引力場(chǎng)加速，并被加熱到數(shù)百萬(wàn)度，產(chǎn)生大量明亮的X射線。天文學(xué)家預(yù)計(jì)，從理論上講，在這樣的源頭前經(jīng)過(guò)(凌日)的行星會(huì)阻擋這些X射線，導(dǎo)致觀察到的X射線亮度下降。

“X射線雙星可能是搜索行星的理想場(chǎng)所，因?yàn)楸M管它們比我們的太陽(yáng)要亮一百萬(wàn)倍，但X射線卻來(lái)自一個(gè)非常小的區(qū)域。事實(shí)上，我們研究的源頭比木星還小，所以一顆凌日飛行的行星可以完全阻擋來(lái)自X射線雙星的光線，”來(lái)自美國(guó)哈佛大學(xué)和史密森尼天文物理中心的Rosanne Di Stefano解釋說(shuō)，她是周二發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的一項(xiàng)新研究的第一作者。

Rosanne及其同事在錢(qián)德拉和XMM-牛頓的三個(gè)星系的數(shù)據(jù)中尋找這種X射線透射，即可以用行星來(lái)解釋的亮度下降。他們?cè)阡鰷u星系(M51)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常特別的信號(hào)，他們決定對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的研究。這個(gè)凹陷發(fā)生在X射線雙星M51-ULS-1中，并在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完全阻斷了信號(hào)，然后它又回來(lái)了。

“我們首先必須確保該信號(hào)不是由其他東西引起的，"Rosanne說(shuō)，她的團(tuán)隊(duì)在他們的新論文中反對(duì)一些可能性。“我們通過(guò)深入分析錢(qián)德拉數(shù)據(jù)中的X射線亮度下降，分析XMM數(shù)據(jù)中的其他亮度下降和信號(hào)，還模擬了由其他可能事件引起的亮度下降，包括一顆行星。”

X射線亮度下降會(huì)不會(huì)是由棕矮星或紅矮星等小恒星造成的?不，他們認(rèn)為，這個(gè)系統(tǒng)太年輕了，而且這個(gè)凌日天體太大。

它可能是一團(tuán)氣體和塵埃嗎?，研究小組說(shuō)這不太可能，因?yàn)榱炼认陆当砻髁艘粋€(gè)具有明確表面的凌日天體，而這對(duì)于一個(gè)經(jīng)過(guò)的云來(lái)說(shuō)是不一樣的。即使該行星有大氣層，它仍然會(huì)有一個(gè)比云層更明確的表面。

這種傾斜是否可以用光源本身的亮度變化來(lái)解釋?論文作者確信情況并非如此，因?yàn)楸M管光源的光線在回來(lái)之前完全消失了幾個(gè)小時(shí)，但溫度和光色保持不變。

最后，研究小組還將這一變化與另一個(gè)由"供體"恒星在緊湊型恒星前面經(jīng)過(guò)而造成的光線遮擋進(jìn)行了比較。XMM-牛頓對(duì)這一情況進(jìn)行了部分觀測(cè)。

“我們做了計(jì)算機(jī)模擬，看看這個(gè)亮度下降是否具有行星凌日的特征，我們發(fā)現(xiàn)它完全符合。我們非常確信這不是別的東西，我們已經(jīng)找到了我們?cè)阢y河系之外的第一個(gè)行星候選者，”Rosanne補(bǔ)充說(shuō)。

研究小組還根據(jù)他們的觀測(cè)結(jié)果推測(cè)了這顆行星的特征：它將有土星那么大，從幾十倍于地球-太陽(yáng)的距離繞雙星系統(tǒng)運(yùn)行。它將大約每70年進(jìn)行一次完整的軌道運(yùn)行，并受到極端數(shù)量的輻射轟擊，使得它不適合我們地球上已知的生命居住。

候選行星的這一漫長(zhǎng)軌道也是研究的一個(gè)限制，因?yàn)檫@一事件不可能在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)。這就是為什么研究小組仍然謹(jǐn)慎地說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可能的行星候選體，更廣泛的社區(qū)可能會(huì)找到其他的解釋?zhuān)M管經(jīng)過(guò)研究小組的仔細(xì)研究，這些解釋并沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。“我們只能有把握地說(shuō)，它不符合我們的任何其他解釋?zhuān)?rdquo;Rosanne澄清說(shuō)。

盡管如此，這仍然是在尋找銀河系之外的行星的過(guò)程中邁出的令人興奮的一步。與用引力透鏡發(fā)現(xiàn)的候選行星相比，這是第一個(gè)將圍繞一個(gè)已知宿主系統(tǒng)運(yùn)行的候選行星。這也將是第一次發(fā)現(xiàn)一顆行星繞著X射線雙星系統(tǒng)運(yùn)行。這些行星的存在與在脈沖星(快速旋轉(zhuǎn)的中子星)周?chē)l(fā)現(xiàn)行星的事實(shí)是一致的，而其中一些脈沖星在過(guò)去是X射線雙星的一部分。

“我們太陽(yáng)系以外的第一顆被證實(shí)的行星是在一顆脈沖星周?chē)l(fā)現(xiàn)的，脈沖星是一個(gè)通常在X射線中觀察的天體。”歐空局XMM-牛頓項(xiàng)目科學(xué)家Norbert Schartel說(shuō)：“我很高興X射線現(xiàn)在也在尋找我們星系邊界以外的行星方面發(fā)揮了重要作用。”

“現(xiàn)在我們有了這種新的方法來(lái)尋找其他星系中可能的候選行星，我們希望通過(guò)查看檔案中所有可用的X射線數(shù)據(jù)，我們能找到更多這樣的行星。在未來(lái)，我們甚至可能能夠確認(rèn)它們的存在，”Rosanne說(shuō)。

關(guān)鍵詞： 銀河系 行星 天文學(xué)家 望遠(yuǎn)鏡