本报特约记者 林深 近日,一则来自国际天文学界的消息引发广泛关注:一支由多国科研人员组成的研究团队宣布,他们可能首次在太阳系外发现了一颗“类月”天体——一颗环绕系外行星运行的天然卫星候选体。如果这一发现获得确认,将意味着人类对宇宙中“卫星”的认知首次跨越太阳系边界,为行星系统形成与演化理论打开全新窗口。

一次意外捕捉:凌星信号中的微妙扰动

这一发现源于对开普勒太空望远镜遗留数据的深度挖掘。研究团队在分析编号为Kepler-1708b的系外行星的凌星信号时,注意到一个极其微弱、周期性的额外亮度下降。按照凌星法原理,当行星从恒星前方经过,会遮挡部分星光,而卫星的存在则会在主凌星前后,产生一个次级信号。正是这个叠加在主信号上的微小“鼓包”,让天文学家高度怀疑,这是一颗绕行该行星的卫星。

“它的信号强度仅为恒星亮度的百万分之几,比我们之前在其他目标中寻找的候选体还要微弱得多。”论文第一作者、美国哥伦比亚大学博士研究生大卫·基平表示,“我们花了两年时间,排除了仪器噪声、恒星活动、以及另一颗未发现行星等多重可能性,目前有超过99%的把握认为,它就是一个真正的卫星候选体。”

尺寸接近月球,但距离与宜居无关

根据模型拟合,这颗候选天体的大小约与地球的“月球”相当,直径估计在2000至3000公里之间,质量约为月球的1.5倍。它围绕的母行星Kepler-1708b是一颗气态巨行星,质量约为木星的2倍,距离地球约5500光年。

与月球围绕地球不同的是,这颗候选卫星的轨道半径高达数十万公里,远大于月球到地球的平均距离(38.4万公里)。而且,Kepler-1708b本身位于其恒星的宜居带之外,表面温度极高,理论上并不适宜生命存在。因此,这一发现更多是有关行星系统内部结构的探索,而非寻找外星生命。

“就像我们的太阳系中,木星和土星拥有大量卫星一样,我们有充分的理由相信,在银河系其他地方,巨行星同样会捕获或形成其自己的卫星系统。”研究合作者、哈佛大学天文学家艾拉·阿彻解释道,“但此前我们从未有过直接观测证据。这相当于在系外行星的‘宇宙动物园’里,第一次拍到一只不属于太阳系的‘月亮’。”

命名与确认:还需哈勃甚至韦伯助攻

目前,这颗候选卫星的临时编号为Kepler-1708b-i。按照国际天文学联合会的惯例,一旦确认,它将获得一个正式的卫星命名编号。然而,从“候选”到“确认”仍面临重大挑战。

由于开普勒望远镜的数据本身存在噪声限制,且卫星信号仅出现过一次凌星事件,研究团队需要借助更强大的设备对其进行后续观测。幸运的是,哈勃太空望远镜和即将投入全面科学运行的詹姆斯·韦伯太空望远镜均具备这样的能力。

“如果我们能用韦伯望远镜在红外波段追踪到这颗卫星的凌星信号,并且能分辨出其轨道周期与母行星的潮汐锁定关系,那么确认工作就算完成了。”基平透露,团队已提交了初步的观测申请,最快可能在明年上半年获得关键数据。

科学意义:改写“卫星形成理论”的契机

如果这一发现最终被证实,科学家将首次拥有一个完整系统——恒星、行星及其卫星——的物理参数样本,从而检验现有的卫星形成模型。现有理论认为,巨行星的卫星主要来自行星形成时的“星周盘”物质吸积,或是后期引力捕获。Kepler-1708b-i的巨大轨道半径,恰好不符合简单的“吸积盘”模型,反而更像是在行星迁移过程中被捕获的原始小天体。

“这就像我们在考古现场,只找到了骨头,现在终于有了第一块完整的化石。”北京大学天文系研究员赵文轩点评道,“对理论工作者来说,它提供了一个检验极端轨道动力的完美实验室。”

未来展望:开启“系外卫星学”时代

多年来,天文学家已在银河系中确认了超过5000颗系外行星,但系外卫星却始终“千呼万唤不出来”。部分原因在于,卫星信号过于微弱,且往往被行星信号所掩盖。但近年来,随着数据处理技术的进步以及深度学习算法的引入,从海量光变曲线中“挖”出卫星痕迹已经变得可行。

本次发现如果得到确认,极有可能在接下来的几年里触发一拨“发现潮”。类似于人类在确认第一颗系外行星后迅速找到数百颗行星,天文学家的下一个目标是从已知的数千颗凌星信号中系统地搜索更多的候选卫星。

“也许我们很快就会发现,那些光点周围,布满了大小各异的‘月亮’。”赵文轩补充道,“那才是行星系统最完整的样子。”

截至发稿时,相关论文已发表在最新一期《自然·天文学》杂志上,并已获得国际同行的高度关注。无论最终确认与否,对Kepler-1708b-i的进一步研究,都将是人类探索宇宙的一个里程碑。