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能发现我们太阳系之外的行星已经是个够艰难辛苦的工作了，而当提到确认地外行星，也就是证实这些行星是否有卫星，亦称系外卫星时，就是一项更有挑战性的任务了。尽管如此，就如关于地外行星的研究本身，关于系外卫星的研究展现了一些极好的机会帮助我们了解更多关于我们的宇宙。  图表 1：如题 在所有可能的候选者中，最新的（也是最有可能的）是在2017年7月宣布的那一个，这颗卫星被称为开普勒-1625 b-i，在离地球大约4000光年外绕着一颗气体巨星运行。但是根据一个新研究，这颗系外卫星本身实际上可能是具有海王星大小的气体巨星，如果真是这样的话，这将是第一次发现一个气态巨行星围绕另一个气态巨行星运行。 这个研究的题目是“巨星系外卫星候选者开普勒-1625 b-i的性质”，在科学杂志《天文和天体物理学》上。这项研究由雷内海勒（René Heller）主导，他是马克斯·普朗克太阳系研究所的一名科学家，研究开普勒任务中获得的光变曲线，来矫正系外卫星的质量并确定其真实性质。  图表 2：一位艺术家对于一颗围绕气体巨星运行的可居住系外卫星的构想，图源：NASA 在太阳系中，卫星告诉了我们许多关于其主行星的形成和演化，同样，研究系外卫星很有可能深入了解太阳系外行星系统。正如海勒博士通过邮件告诉《今日宇宙》的一样，这些研究也可以阐明这些系统是否有可居住行星： “卫星已经被证实在太阳系中行星的形成和演化的研究中大有帮助。举个例子，地球的卫星是设定最初天体物理状况的关键，比如地球的总质量和地球的最初自旋态，这些条件后来变为我们的可居住环境。再举个例子，围绕木星的伽利略卫星已被用于研究45亿年前木星附近初始吸积盘的状况。这个吸积盘早就消失了，但从中尘埃中形成的卫星仍然存在，所以我们可以利用卫星，尤其是它们的现今成分和含水量来研究很久以前行星的形成。”  当说起开普勒-1625恒星系统时，先前研究能够根据开普勒-1625b观测到的它在其恒星前进行的三次凌日估算出开普勒-1625b及其可能的卫星的半径。由这三次观测到的凌日产生的光变曲线产生一个理论——开普勒-1625有一个海王星大小的系外卫星围绕它运行，轨道半径大约是行星半径的20倍。 但是正如海勒博士在他的研究中表明的，主星（开普勒-1625）的径向速度测量没有考虑进去，因为这涉及两个天体的质量估计。 为了解决这个问题，海勒博士根据观测到的特征，考虑了除行星和其卫星的表观尺寸之外的各种质量状态。除此之外，他还尝试把那颗行星和其卫星放到太阳系中卫星形成的背景下。  图表 3：艺术家对于一颗绕着气态巨行星旋转的系外卫星的印象（左），对于海王星大小的系外行星的想象（右），图源：NASA/JPL-Caltech 根据海勒博士描述，第一步就是根据开普勒观测到的凌日光变曲线中表现出的性质来估计那颗系外卫星候选者和其主星的可能质量。 他说：“数据的动态解读中显示这颗主星大约有木星大小（以半径表示的尺寸）的棕矮星，质量大约为木星的18倍，但是不确定性很大，主要因为开普勒数据的噪声和低凌日次数（三次）。事实上，主星可能是类木星行星甚至是一颗中等大小的棕矮星，质量答木星的37倍，而卫星候选者的质量范围从几个地球质量的超级地球到海王星之间不等。“  下一步，海勒博士把系外卫星候选者和开普勒-1625b的相对质量的值和太阳系中许多行星及其卫星进行了比较，这一步是必要的，因为太阳系中的卫星基于行星的质量和它们的卫星/行星质量比，表现出两个不同的群体。这些比较表明卫星的质量与它的形成方式密切相关。 举个例子，由撞击形成的卫星都相对较重，如地球的卫星月球，闵王星的卫星查伦（Charon），而由行星吸积盘形成的卫星则相对较轻。即使木星的卫星木卫三是太阳系中质量最大的卫星，与太阳系中最大最重的木星相比，它仍然很微小。  图表 4：艺术家对于从一颗围绕三星系统旋转的一颗系外行星附近的假想卫星上视角的想象，图源：NASA 最终，海勒博士得到的结果相当有趣，总的来说，他们表示开普勒-1625b-i无法放入这两类家族中的任何一个（较重的撞击卫星vs较轻的吸积盘卫星），他是这样解释的： “最合理的假设表明，卫星候选者更重，这意味着它应该是通过撞击形成的，然而，这颗卫星如果是真的，很有可能是气态的，太阳系中的卫星全都是没有明显气体包裹（土卫六有层很厚的大气，但其质量可以忽略不计）的岩石状或冰状天体。所以一颗气态巨星卫星是怎么从一场碰撞中产生的？我不知道，我不知道是否有人知道。 或者，在第三种设想下，开普勒-1625b-i是被捕捉形成的，但这意味着其极不可能的祖先行星双星系统，双星系统被拉入开普勒附近的束缚轨道，同时一颗行星其先前的伴侣被弹出系统。”  同样有趣的是关于开普勒1625-b质量的估计，海勒博士估计的平均质量是木星的19倍，但有可能高达木星的112倍。这意味着其主星的质量可以从比土星稍微大一点的气体巨星到一颗棕矮星甚至是甚小质量恒星（VLMS），因此，与其说是气态巨星绕着气态巨星运行，不如说是气态巨星绕着一颗小型恒星运行，它们一同绕着一颗更大的恒星运行！  图表 5：艺术家对T型棕矮星的设想，图源：Tyrogthekreeper/Wikimedia Commons 这是科幻小说里的东西！虽然这项研究不能给开普勒-1625b和它可能的卫星提供精确的质量限定，但其意义是不能否认的。除了给天体物理学家提供了第一个可能的气态巨星卫星的例子外，这项研究对于研究系外行星系统具有重大意义，当开普勒-1625b-i被证实的时候，它就会告诉我们其主星形成的条件。 同时，需要更多的观测来证实或排除这颗卫星的存在可能，幸运的是，这些观测将在不久后进行，当开普勒-1625b在2017年10月27日进行它的下次凌日是，哈勃太空望远镜就会观测！根据它观测到的从恒星来的光曲线，科学家就能更好了解这颗神秘的卫星是不是真的以及它的样子。  “如果在数据中证实不到这颗卫星，那么关于它的大部分研究将不适于开普勒-1625系统，”海勒博士说道，“即使如此，这篇论文提供了一个例子来研究如何对未来的系外卫星进行分类以及如何将它们放到太阳系的背景下，或者说，如果开普勒-1625 b-i成了一颗真正的系外卫星，那么我的研究就表示我们已经发现了一种一种新型卫星，它与我们现今所认识的卫星有着不同的形成历史，这一定是天体物理学家要解开的一个谜。” 研究系外行星系统就像在一个关着灯的黑暗房间里剥开一个洋葱，随着科学家成功剥开每一层，他们就会发现更多的未知，随着下一代望远镜的即将部署，我们一定会学到更多！ 参考资料 1.维基百科全书 2.天文学名词 3. 赵丁丁- universetoday 如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 翻译：天文志愿文章组-赵丁丁 审核：天文志愿文章组- 终审：天文志愿文章组-PN结 排版：天文志愿文章组-零度星系 美观：天文志愿文章组- 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./137615/neptune-sized-exomoon-found-orbiting-jupiter-sized-planet/ （必须保留原文链接！！，请自行插入原文链接） 本文由天文志愿文章组-赵丁丁翻译自universetoday的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。 注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。 结束，感谢您的阅读与关注全文排版：天文在线（零度星系） 转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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