NASA的哈勃和開普勒太空望遠鏡，可能發現了首個系外衛星，但還需要更多的觀測來證實這一發現。
Credits: NASA/ESA/L. Hustak
藉助美國宇航局的哈勃望遠鏡和開普勒太空望遠鏡，天文學家們可能首次發現在太陽系外圍繞行行星的一顆衛星。
這顆衛星距離地球8000光年，位於天鵝座，繞行一顆氣態巨行星，而這顆行星繞行恆星Kepler-1625。研究人員警告稱衛星定論是暫定的，必須通過哈勃望遠鏡的後續觀測證實。
“這一有趣的發現展現了美國宇航局任務如何協同工作以揭曉宇宙的神秘面紗“，美國宇航局華盛頓總部科學任務委員會副主任Thomas Zurbuchen說，“如果得到證實，這一發現可能會徹底改變我們對衛星形成方式及其構成成分的理解。”
太陽系外的衛星（稱之為系外衛星）無法直接拍攝成像。當它們經過一顆恆星前面時，恆星的光度會暫時減弱，我們僅能通過這種現象推斷其存在。此現象被稱為凌日，迄今為止天文學家已用於檢測到多顆系外行星。
然而，系外衛星比系外行星更難探測，因為它們體積比主行星更小，因此當繪製光變曲線測量行星凌日持續時間和亮度減少程度時，它們凌日的信號較弱。同時，因為衛星圍繞行星運行，系外衛星每次凌日都會改變位置。
為尋找系外衛星，紐約哥倫比亞大學的天文學家Alex Teachey和David Kipping分析了284個開普勒探測器發現的行星的數據，這些行星環繞軌道半徑較大，環繞週期大於30天。研究人員在行星Kepler-1625b中發現了一個有趣且異常的凌日信號，暗示著系外衛星的存在。
“我們看到光變曲線中微小的偏差和晃動，這引起了我們的注意，”Kipping說。
根據他們的研究結果，研究小組用了40個小時結合哈勃望遠鏡進行觀測，進而深度研究這顆行星，同時也通過凌日現象以獲得更精準的亮度減少數據。科學家們監控了這顆行星凌日前及其凌日的19個小時。在凌日結束大約3.5小時後，哈勃望遠鏡檢測到恆星亮度第二次減少，這次減少程度要小得多。 這種小幅下降與行星引力綁定的衛星有關，就像一隻跟隨主人的狗子。可惜的是，在測量系外衛星凌日及確認其存在的觀測完全結束之前，預定的哈勃望遠鏡觀測就已經結束了。
除了恆星亮度減弱之外，哈勃望遠鏡發現行星凌日比預期提前了一個多小時，這為系外衛星假說提供了證據：行星和衛星圍繞一個共同的重心運行，使得行星從其預測位置偏移，就像地球在我們的月球繞行時會晃動一樣。
研究人員指出，行星的晃動可能是由系統中假想的第二行星（而不是衛星）引力牽引所致。雖然開普勒探測器並沒有在系統中探測到第二顆行星，但或許行星存在，然而開普勒探測器的技術無法檢測到。
“對於光變曲線中的第二次亮度減弱和軌道時間偏差，衛星的存在是最簡單和最自然的解釋，“Kipping解釋道，“看到哈勃光變曲線絕對是一個令人震驚的時刻，當我繼續觀測這個信號跡象時我的心臟開始跳得更快。但我們知道天文觀測要保持鎮定，假設它是虛假現象，從數據的各方面測試其可信度。”
在《科學進展雜誌》上發表的一篇論文中，科學家們報道稱，這顆潛在的系外衛星非常大，其體積可能與海王星相當。在我們自己的太陽系中不存在這樣大的衛星。 研究人員表示，這可能會對行星系統的發展產生新見解，並可能使專家重新審視衛星形成的理論。
據估計，這顆系外衛星的質量僅為主行星質量的1.5％，而這顆行星的質量大約是木星的數倍。這個質量比類似於地球和月球。 在地月系統和冥王星—冥衛一系統中，衛星被認為是岩石行星碰撞後產生的。 然而，Kepler-1625b及其可能的衛星是氣態的（而不是岩石），所以這顆衛星可能形成過程不同。
研究人員指出，如果這確實是一個衛星，它和主行星都位於恆星的宜居帶內，溫度適中，允許固態行星表面存在液態水。然而，這兩顆星球都被認為是氣態的，因此不適合我們所知的生命存在。
一般而言，未來對系外衛星的搜索將針對木星大小、軌道半徑比日地距離更大的行星。 典型的有衛星的行星通常環繞軌道較大，凌日週期較長。這種情況下，因為體積大，衛星最容易被發現。目前，開普勒數據庫中此類行星較少。無論未來的觀測是否證實了Kepler-1625b衛星的存在，美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）將用於尋找其他行星周圍的衛星，它能提供的細節遠比開普勒探測器更多。
“我們可以期待韋伯望遠鏡能觀測到相當小的衛星，”Teachey說道。
小小的解讀一下：
光變曲線表示天體亮度隨時間的變化。在我們視線方向，當有行星擋在恆星前面時，我們檢測到的恆星亮度會減少，在光變曲線中對應一個“坑”。通過繪製光變曲線，科學家們發現了很多行星。相同的方法也適用於發現衛星，只是衛星的小體積/表面積、凌日位置的變化，對儀器的精準度要求更高。從NASA公佈的光變曲線來看，右邊彷彿是有一個小的凹陷，但與此同時數據點的誤差（errors）/不確定性（uncertainties）還蠻大的。數據的可信度還是取決於開普勒探測器校準的精度。像文章中說的，需要大量後續觀測證實/推翻這顆系外衛星的存在。
其他相關知識：
關於衛星（moon）和伴星（companion planet）的定義並沒有明確的區分。月球被認為是地球的衛星是因為它們質量上差太多，所以大可認為月球繞著地球轉。而冥衛一的直徑有冥王星的一半，因為質量量級上沒有差很多，它們實際上是繞行質心的。冥王星存在於一個雙星系統（binary system），這也是它被除名“太陽系九大行星”的原因之一（不是主要原因啦）。
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