科技日报记者 张佳欣

夜晚,星光闪烁,月亮散发出柔和的银白色光芒。仰望夜空于我们可能是一种浪漫,于天文学家则是灵感源泉。

围绕系外行星运行的卫星或是太阳系外最可能存在生命的地方。图片来源:《新科学家》网站

据美国国家航空航天局(NASA)官网报道,截至去年8月24日,人类已确认发现超过5500颗系外行星。而寻找系外卫星,即太阳系以外的天然卫星,更加令天文学家感到兴奋。

据英国《新科学家》网站报道,美国哥伦比亚大学戴维·基平表示,系外卫星或在决定主行星的宜居性方面发挥关键作用,因为它们可抑制行星的摆动,营造稳定的气候,就像月球对地球的作用一样。但更令人兴奋的是,部分系外卫星可能比系外行星更适合生命存在。

系外卫星是什么样

围绕太阳系外行星运行的系外卫星。图片来源:美国太空新闻网

广袤星空中,卫星可以各种形式出现。例如土星的两颗卫星——土卫十和土卫十一,几乎共享一个轨道。此外,还有围绕行星的卫星环,就像土星环一样。在合适的条件下,卫星甚至可能会有自己的卫星。

如果卫星足够大,能够维持一定厚度的大气层,那么它们可能是寻找生命的候选地点。此前,美国亚利桑那大学的研究表明,木星的4颗最大卫星之所以温暖,是因为它们的重力场相互拉拽而产生的潮汐力。此外,土星具有丰富大气层的土卫六是地球以外唯一已知表面有湖泊和海洋的地方。

围绕巨行星的卫星也可能是寻找生命的最佳场所。尤其是,如果卫星被潮汐锁定,即其一面始终指向行星,就像月球指向地球那样,该卫星的一侧将永久沐浴在行星光芒下,且永远不会经历完整的夜晚。

种种迹象表明,系外卫星是一个奇妙的地方。那么人们该如何找到它们呢?

能否找到系外卫星

基平是寻找地外行星的天文学家团队成员。他表示,5500多颗系外行星中,其中一些可能有数十颗卫星。然而,要证明它们的存在并非易事。

2018年,基平所在的研究团队首次探测到了系外卫星“开普勒-1625b I”,该卫星位于系外行星开普勒-1625b的周围。

2022年,包括基平在内的另一个团队似乎发现了第二颗系外卫星,名为“开普勒-1708b I”。

然而,2023年底,一支独立天文学家团队在《自然·天文学》杂志上发表论文,对这两颗系外卫星的发现提出质疑。索内贝格天文台研究人员迈克尔·希普克表示,数据并不支持开普勒-1625b和开普勒-1708b周围存在系外卫星。

基平团队对此作出了回应,但并未获得认可。不过,这些天文学家达成共识,要朝着寻找系外卫星的方向继续前进。

现在,希望就像黎明的太阳冉冉升起,科学家提出了一系列寻找这些卫星的新方法。从观察那些“抛弃”了恒星的“流浪行星”,到监测系外行星的引力摆动。利用这些新方法再加上即将推出的新望远镜,系外卫星的“追星族”有可能发现一类全新的外星世界。

系外寻“卫”绝非易事

中国科学院国家天文台研究员陈学雷在接受科技日报记者采访时表示,从技术上来说,观测系外卫星相对于行星更加困难。因为卫星往往较小、光度较弱,且通常被其所围绕的行星所遮挡,使直接观测变得更具挑战性。这就要求科学家采用更加精密的观测设备和数据处理技术。

一般情况下,寻找系外行星或卫星,最常用的一种方法是凌日法。“凌日法的原理很简单:一颗恒星自己会发光,如果没有遮挡的话,一段时间内这颗恒星发光亮度不变。”陈学雷介绍说,“然而,有行星经过时,会遮挡一部分恒星或行星的光,导致观测到的恒星亮度短暂减小,幅度通常很小。这些凌日事件的时间间隔和减小的幅度,可提供关于行星轨道及其性质的信息。”

凌日系外行星即是通过凌日法被间接检测到的系外行星。2001年,哈勃空间望远镜首次真正尝试寻找凌日系外行星周围的卫星,但没有成功。随着2009年开普勒望远镜的发射,凌日系外行星领域发生了革命性变化,这项任务取得巨大成功,在9年观测中发现了2700多颗凌日行星。正是由于这些事件,基平开始认真思考寻找系外卫星的可能性。目前,他们正寻求借助詹姆斯·韦布空间望远镜开启“追星”之旅。

NASA的南希·格雷斯·罗马太空望远镜(艺术图)。图片来源:《新科学家》网站

《新科学家》报道称,NASA的南希·格雷斯·罗马空间望远镜将于2027年启用,其对围绕猎户星云中自由飘浮运行的系外卫星尤其“敏感”,或许能进一步帮助科学家发现系外卫星。

系外卫星的探索之旅困难重重,像基平这样的“追星者”们还未成功,但他们没有选择放弃。基平说:“我们几乎可以肯定它们存在,尽管这不足以说它们就在那里,但总得有人去找寻。”

(来源:科技日报)

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