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體積是地球的4倍、完全由氣體組成!天文學家發現第一顆「太陽系外衛星」

2018-10-06 14:52

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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。

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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。

「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

克卜勒太空望遠鏡迄今發現12顆地球的「兄弟姊妹」。(NASA)
克卜勒太空望遠鏡迄今發現許多地球的「兄弟姊妹」──有可能孕育生命的太陽系外行星。(NASA)

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。

克卜勒太空望遠鏡(Wikipedia/ Public Domain)
克卜勒太空望遠鏡(Wikipedia/ Public Domain)

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。

美國天文學家發現系外行星克卜勒1625b的光變曲線出現波動,推測可能是受其衛星影響。(NASA )
天文學家發現系外行星克卜勒1625b的光變曲線出現波動,推測可能是受其衛星影響。(NASA )

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。

哈伯太空望遠鏡(Wikipedia / Public Domain)
哈伯太空望遠鏡(Wikipedia / Public Domain)

 

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