据外媒报道，美国天文学家首次发现太阳系外也存在“月球”，即围绕行星旋转的卫星。研究人员用NASA的开普勒太空望远镜和哈勃太空望远镜发现了太阳系外恒星系统中这颗“月球”的踪迹。该卫星距地球约8000光年，绕着巨大的气态行星开普勒1625b旋转。研究人员推测，这颗卫星的体型巨大，直径或与海王星类似。
那么，研究人员一般在寻找“星星”时都是采取哪些方法呢？这次发现太阳系外存在“月球”又将给天文探索带来怎样的契机？今天，我们就以“卫星开普勒1625b－I”为例来聊聊系外寻星这件大事。
提到“行星”人们会想到拥有坚硬外壳的类似地球的“固态行星”和拥有着厚重大气层如木星般壮硕身躯的“气态巨行星”。可这种印象就在最近一次天文观测后恐怕要被颠覆了。
事情要追溯到2017年7月，科学家利用开普勒空间望远镜观测到太阳系外编号开普勒1625的恒星周围有一颗正绕他公转的行星开普勒1625b，而这颗系外行星周围极有可能存在一颗他的卫星，编号开普勒1625b－I。受开普勒空间望远镜测光精度制约，当时科学家们很难对这颗“系外行星的卫星”明确作出结论。
屡试不爽的“掩星法”
像这篇文章里讲到的系外行星和他的“卫星”，到我们所处的太阳系距离以数千光年计，离这么远，我们目前无法对其直接成像拍摄，其存在的证据仅能当它掠过其主恒星时进行推测，当其掠过主恒星时，由于遮挡恒星一定光线，观测到该恒星的光线会变暗。虽然是很微弱的变化，但还是能被开普勒空间望远镜这样的空间观测设备捕获。这种被称作“掩星”的方法是目前科学家在搜索系外行星时最惯用的。
在已被发现的3800多颗系外行星中，依靠掩星法发现的就近三分之二！目前利用“掩星法”找到的系外行星有而那条掠过主恒星时发生变化的线即称作“光变曲线”。这细微的“蛛丝马迹”却有可能是一个庞大的“怪物”留下的……
行星掩星发生后产生“光变曲线”的示意图
“好兄弟”or“上阵父子兵”？
科学家在对开普勒1625b进行观测时，发现其光变曲线有细微偏差，而这晃动极有可能是紧随其后的卫星引起的。简单说，1625b和它“疑似卫星”就像两个人一前一后排队在其主恒星面前走过，行星的移动引起的光变还未结束，“卫星”紧接着在这条光变曲线上留下了自己的足迹。发现疑似卫星制造的蛛丝马迹后，研究者申请了哈勃太空望远镜的观测时间，准备利用哈勃太空望远镜测光精度高的特点解开谜团。
在40小时的观测后，科学家发现这颗行星掩星现象比预期提早1个小时。而光曲线上的变化之大证明紧跟着颗行星后面的应该也是一颗直径相当的“行星”，遗憾的是证明后面跟随者是行星而不是卫星需要更长时间的观测数据支持，而这些天文学家的哈勃望远镜观测时间用完了！他们只得再申请新的观测时间，用哈勃望远镜观测数据搞清楚这两颗行星是的确切关系：个头差不多大的兄弟俩还是父子般一大一小？
而根据目前对观测结果的分析，开普勒1625b大小类似木星，而其“卫星”开普勒1625b－I的大小接近海王星，他俩的直径比接近3：1，这种情形类似地球和月球的直径比值。并且这两颗星球都是气态的。这么庞大的气态行星和它的“卫星”一下颠覆了我们以往对行星与其卫星的认识。
在我们的太阳系，目前已知的行星和卫星的状态关系分别是：同是固态的组合，以及一颗气态行星拥有众多固态卫星。看来，无意中我们好像打开了另一个世界的大门……
开普勒1625b与其卫星想象图
认识行星开启新征程
找寻开普勒1625b－I的过程似乎让我们开始了一段关于定义行星的新征程。行星的定义也许就此会有大改变。沉寂多年而未改变的对行星和卫星的认识，或许在这次对系外行星的观测后在悄然改变，原来气态行星也可以有气态的卫星。不过就此对开普勒1625b－I是“系外行星的卫星”盖棺定论为时尚早，毕竟它的个头和运行轨道可能预示着它也是个“人物”，与开普勒1625b组成双星系统。
除了开普勒空间望远镜和哈勃太空望远镜，人类还曾利用位于智利的高精度迳向速度行星搜索器（HARPS）、夏威夷凯克天文台的高分辨阶梯光栅光谱仪（HIRES）等地基观测设备先后发现了超过700颗系外行星。作为开普勒空间望远镜的“接班人”，美国国家航空航天局的“掩星系外行星巡天卫星”（TESS）也已发射升空。
凌星系外行星巡天卫星（TESS）
这段新征程还预示着未来尤其是找寻系外行星的征程上，人类将更多运用不同的空间望远镜和观测方法，“混搭”的方式完成一次又一次的观测壮举。
撰文/鲁暘筱懿
（行星物理博士，中国天文学会会员、国家遥感中心副研究员）
