寻找遥远星系行星的新方法

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。

寻找银河系外行星的方法

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。

没有找到替代的解释

2018年夏天，迪·斯蒂法诺和伊玛拉的团队对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。”