科学家在2800万光年外星系发现行星,是史上最远的行星

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10月25日发表在学术杂志《自然天文》上的一项研究成果表明,在遥远的2800万光年外的星系中,似乎潜藏着土星大小的行星。如果得到确认,这将是迄今为止发现的距离最远的行星。

2800万年前,在遥远的螺旋星系中,一颗年轻的蓝色恒星陷入了困境。这颗恒星是与强大的伙伴天体(可能是黑洞或中子星)的联星系统,伙伴的重力非常强,吸收了年轻恒星的外侧。从恒星中剥离等离子体后,发射出了比太阳强100万倍的X射线。

之后,有什么东西从这颗闪耀着X射线的恒星前面经过,从我们的视野挡住了这颗恒星的光长达数小时。

2800万年后的2012年,环绕地球的X射线望远镜捕捉到了来自这颗星球的信号的短暂下降。宇宙物理学家 罗珊娜·迪·斯蒂法诺 率领的研究小组目前主张,阻挡X射线的这个神秘物体可能是迄今为止发现的距离最远、环境最恶劣的行星。

根据论文,位于螺旋星系内的X射线联星系统 “M51-ULS-1” ,在与太阳到天王星的距离差不多的位置上,被认为有土星大小的行星。

如果这颗行星真的存在的话, M51-ULS-1 将成为第一个精确确认拥有 “银河系外行星” (在我们所属的银河系之外发现的行星)的星系。

哈佛·史密松 天体物理学中心的研究人员 迪·斯蒂法诺 说:“这个行星候选者是在别的星系被发现的,这一事实令人震惊。”

这个天体是否真的是行星还没有被确认,今后有必要观察X射线的周期性衰减是否会多次发生。但是,该天体绕轨道一周预计需要数十年,如果进一步确认多次衰减的话,需要100年以上的时间。

美国 麻省理工学院 的系外行星研究者 克里斯·伯克 说:“即使有一定的知识,结果也要等到揭开盖子才知道。”

尽管如此,这次的研究为我们寻找遥远星系中的行星带来了新的方法。另外,这表明行星也有可能存在于比目前所认为的更严酷的星系中。

天文学家在银河系内寻找太阳系外行星的主要方法是观测 行星 环绕的 恒星 ,但要应用于其他星系中的恒星并不容易。 迪·斯蒂法诺 说:“例如,当对象距离我们1000倍远时,我们能检测到的光的强度就会减少到百万分之一。”,“这是很大的不同。”

迄今为止,天文学家在寻找银河系外的行星时,主要依靠 引力透镜效应 。所谓 引力透镜效应 ,是指像恒星这样的大天体使自身周围的时空发生扭曲,从而使进入的光发生弯曲的现象。如果一颗恒星从遥远的光源和地球之间穿过,从地球上看,由于该恒星的透镜效应,会暂时聚集大量的光。

如果那颗恒星有行星的话, 引力透镜 的形状也会受到影响。举个例子,如果在相机镜头上加上小玻璃块,照片就会微微扭曲。通过检测这种变化,可以推测恒星周围是否存在行星。

通过这种方法,迄今为止已经在银河系内发现了 118颗行星 ,在银河系外也检测到了行星候选者。2004年,对 仙女座星系 进行观测的研究人员表示,他们捡测到了不同于一般的引力透镜信号。而且2009年的追踪调查暗示这个信号的来源是有行星的恒星。

但是,这种方法几乎无法了解恒星及其周围行星的详细情况。如果对象远在千里之外,更是如此。 仙女座星系 的信号异常是在望远镜照相机传感器的一个像素内发生的。

2018年, 迪·斯蒂法诺 和哈佛大学的博士研究员、现在加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的 尼亚·伊马拉 提出了在银河系外寻找行星的另一种方法。那就是在被称为 X射线联星 的星系内寻找。

X射线联星 的形成是附近的两颗恒星围绕着对方旋转,然后其中一颗死亡而崩溃,成为黑洞或被称为中子星的密度极高的恒星的尸体。崩溃的天体巨大的重力猛烈地夺走了同伴恒星的物质,星系发出X射线的光芒。

如果行星在这种混沌的环境中存活下来的话,它偶然地穿过地球和X射线源之间,就有可能确认行星的存在。

2018年夏天, 迪·斯蒂法诺 伊玛拉 的团队对NASA的 钱德拉X射线观测卫星 和欧洲航天局(ESA)的 XMM-牛顿卫星 收集的档案数据进行了详细调查,试图寻找X射线 双星信号 的波动。很快,就发现了来自 M51-ULS-1 的候选信号。

接下来,研究人员研究了 M51-ULS-1 的光衰减是否可以从行星以外的其他原因来解释。因为 X射线联星 的亮度有时会发生变化。到目前为止,还没有找到能够替代这种解释。

在2012年的信号中,所有能量的X射线几乎为零,这强烈暗示有固体的不透明物体挡住了X射线。如果阻挡X射线的物体是尘云,那么至少一部分X射线应该能够通过。

如果那个物体是恒星,它就会充当引力透镜,在它通过的过程中,双星不会像观测到的那样变暗,而是会变得更亮。

如果 M51-ULS-1 真的存在行星的话,那是非常残酷的,因为它是在非常年轻的星系中生存下来的。 伯克 说:“在这个星系中形成行星是不可能的,因为它的活动太剧烈了。”

如果能在 X射线联星 中发现更多的行星,这将成为了解星系产生行星有多容易的线索。 迪·斯蒂法诺 表示,希望研究人员能够采用这种方法,调查银河系内 X射线双星系统 等更多的X射线档案数据。

“通过这种方法,研究领域将会大大扩大。希望能得到广泛的应用。”

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