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作者：莫妮卡·揚
翻譯：賀玉影
校對：朱宸宇
審閱：牧夫校對組
編排：陶邦惠
背景：庫特莉亞芙卡 李子琦 胡永葳 董騰晨
原文連結：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/did-we-find-a-planet-in-another-galaxy/
以一種革新性的方法，天文學家真的檢測到了一顆所謂“河外行星”的信号，不過，想要确認其為事實卻仍舊是一個難題。
我們的銀河裡行星遍布：即便不算上數千顆面貌模糊的“候選星”，我們至今也已找到了約5000顆行星。像這樣充足的行星量也存在于其他的星系之中，并且，由于距離太遠，我們的現有的技術手段通常無法檢測到。
而現在，哈佛大學和史密森尼學院天體實體學中心的羅姗·迪斯蒂法諾上司的天文學家團隊找到了一顆很可能是銀河外的系外行星，或按照他們的叫法，“河外行星”，研究結果已發表在《自然-天文學》。但即便它确實存在，它所在的位置卻頗為兇險：一個黑洞的旁邊。具體而言，這顆候選行星圍繞着一個發射x射線的雙星系統（xrbs）運作，雙星之中有一個可能是黑洞或中子星，正從自己的伴星上抽出物質。
這種現象有可能是一顆在漩渦星系中的行星從2800萬光年外的黑洞前穿過。這個黑洞從一顆明亮的大品質伴星中吸取物質，這些物質在朝黑洞裡轉進去的過程中變熱了。這顆行星短暫地擋住了離黑洞最近的相對較小的x射線發射區域。
有可能是一顆在漩渦星系中的行星從2800萬光年外的黑洞前穿過。這個黑洞從一顆明亮的大品質伴星中吸取物質，這些物質在朝黑洞裡轉進去的過程中變熱了。這顆行星短暫地擋住了離黑洞最近的相對較小的x射線發射區域。
到這種地方搜尋系外行星，聽起來有點奇怪，但話說回來，迄今為止發現的第一顆系外行星1，就是圍繞着一個緻密星（脈沖星）2運作，而不是普通的恒星。
該方法的關鍵是發射的相對大小。當恒星物質螺旋式地進入黑洞時，靠近中心附近區域的物質會加熱并發射出x射線。如果一顆行星從這經過的話，它會擋住大部分或全部的射線。一個地球大小的行星可能會擋住幾分鐘，一個木星大小的行星可能會擋上數小時。
如果漩渦星系中真有一顆行星圍繞着x射線雙星系統旋轉，上圖描述了其可能的構造。從地球的角度來看，這顆土星大小的行星能阻擋一個直徑為5萬公裡的x射線發射區域約3小時。這個軌道很遠，是以這樣的淩在很長一段時間内都不會再發生。
credit: nasa / cxc / m. weiss
迪斯蒂法諾和團隊着手調查較近的三個旋渦星系，搜尋發射x射線的雙星系統（xrb）的信号。其中漩渦星系m51、風車星系m101這兩個是正向星系，另一個草帽星系m104是側向星系。
他們在漩渦星系尋到寶了。漩渦星系離我們有2800萬光年，當中，明亮的xrb系統m51-uls-1看起來像是有一個黑洞在蠶食一顆巨大、亮藍色的恒星。旋轉的恒星物質放射出大約5萬公裡寬的x射線區域。而天文學家看着那光亮忽然變暗了十倍，并在三個小時之後恢複。
遮蔽不一定是行星造成的，研究小組也考慮了其他可能。但是大多數其他可能導緻這種變暗的原因，例如氣體雲的通過或時黑洞的蠶食中斷，都會導緻一些能量下降更早或比其他能量下降更多。相比之下，m51-uls-1的變暗程度是一樣的。經過的物體也不可能是白矮星，它的極端引力會使光線彎曲，将其放大而不是遮擋。
迪斯蒂法諾的團隊嘗試了不同大小和距離的組合，看看什麼樣的組合能與他們觀察到的驟暗相比對，結論是：“這個淩星天體的大小很有可能要比木星小。”
迪斯蒂法諾說：“在别的銀河找到這顆候選行星的喜悅和感動令人難以形容，我們這些研究者一直在努力去看到更多，去發現那些本來不會被發現的東西"。
方框表示漩渦星系m51中放射x射線的雙星系統的位置，該系統可能擁有一顆外行星，距離地球2800萬光年。
x-ray: nasa / cxc / sao / r. distefano, et al.; optical: nasa / esa / stsci / gendler
但别忘了這個物體也有可能是顆褐矮星或是小品質星。沒有參與這項研究的斯科特·沃克（他也在天體實體中心）指出，許多大品質恒星系統不光有兩顆恒星，還可以有第三顆或第四顆。如果說擋住x射線的天體是一顆在遙遠軌道上的小品質星，這并非不可能。
沃克3補充道：“畢竟，這要真的是一顆行星的話那也太走運了吧。”在2000個已研究的光變曲線中找到一顆行星的幾率是很小的，也就百萬分之一吧。
但是迪斯蒂法諾指出，我們還不能确定含有行星的xrb系統有多少。如果這種系統其實有很多，那這次找到的這個根本就談不上“與衆不同”。“還需要更多的發現，來比較我們的觀察結果和理論，”她補充道：“我覺得往後十年肯定還會找到的。”
雖然我們并不知道是不是一顆行星導緻了x射線的驟暗，這次觀察結果佐證了迪斯蒂法諾和夥伴們想用來得到更多發現的理論，不僅适用于我們的銀河，也适用于其他的銀河。她說：“靠這個方法，我們接下來會學到很多的。”
就算我們無法和其他星系的文明取得聯系，用迪斯蒂法諾的辦法，我們至少可以知曉河外行星是不是也像我們銀河裡的這樣多。
譯者注：
[1]首次發現的系外行星：1992年aleksander wolszczan和dale frail發表了他們發現一顆圍繞脈沖星的行星。
[2]pulsar脈沖星：有107-109t強磁場的快速自轉中子星。發射規則的毫秒至百秒級的短周期脈沖輻射是其基本特征。neutron star中子星：依靠簡并中子的壓力與引力相平衡的緻密星。compact star緻密星：恒星的核能耗盡，經引力塌縮後，内部的物态以量子力學效應起主導作用，平均密度達109kg/m3以上的恒星。（以上引自nadc.china-vo.org）
緻密星是白矮星、中子星、奇特星、黑洞等一類緻密天體的總稱，它們與正常星的主要差別是不再有核燃料進行聚變反應，熱壓力不足以與自身的引力保持平衡，因而塌縮成尺度非常小、密度非常大的天體。緻密星通常是恒星演化末期的終結形态，恒星演化為何種緻密星主要取決于恒星的品質。一般來說，品質在1倍至6倍太陽品質的恒星最終演化成白矮星，并伴随有品質損失，其外殼向外抛出，形成行星狀星雲。品質為3至8倍太陽品質的恒星演化成中子星，更大品質的恒星則坍縮成黑洞。（以上引自中文維基百科）
[3]斯科特·沃克的研究也是利用x射線的，參考https://www.cfa.harvard.edu/people/scott-j-wolk
rosanne di stefano
照片版權：哈佛大學
scott j. wolk
責任編輯：郭皓存
牧夫新媒體編輯部
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