它们是系外卫星吗？科学家们争论太阳系之外是否存在第一颗卫星

“支持外卫星”团队回来捍卫人类可能看到的第一个也是唯一一个外卫星的发现。

天文学家一直都知道，发现太阳系外行星周围的卫星绝非易事，但行星科学界目前激烈的争论表明，探测这些所谓的系外卫星将是多么困难。

故事开始于 2018 年，当时包括哥伦比亚大学天文学助理教授大卫·基平 (David Kipping) 在内的天文学家相信，他们首次探测到了系外卫星。该物体是在系外行星 Kepler-1625b 周围发现的，这是一个距离地球约 8,000 光年的类木星世界。它最初是用开普勒太空望远镜发现的。

在据称被发现后，Kepler-1625b 的卫星被恰当地称为“Kepler-1625 b I”。后来，哈勃太空望远镜的数据似乎进一步证实了这一点。 然后，在 2022 年，包括基平在内的另一个团队似乎发现了第二系外卫星，这次是单独使用开普勒太空望远镜。据推测，这个物体绕着 Kepler-1708 b 运行，这是一颗距离地球约 5,400 光年的气态巨行星，质量是木星的 4.6 倍。潜在的第二颗系外卫星与第一个系外卫星的名称相似。它被指定为“Kepler-1708 b I”。

系外卫星差异

用于探测这两颗系外行星的技术与凌日法类似，迄今为止，凌日法已经探测到了系外行星目录中 5000 多颗行星中的大部分。

凌日方法取决于对来自行星母星的光线的微小下降的检测，这是当该世界从我们在宇宙中的有利位置穿过或“凌日”该恒星表面时产生的。同样的原理也适用于系外卫星，尽管规模要小得多。如果这些卫星恰好位于行星周围的正确位置，那么当行星经过其恒星时，它们的轨道也会导致光线下降，尽管幅度较小。

然而，这样的小光倾角是暗示 Kepler-1625 b I 和 Kepler-1708 b I 存在的线索，从而支持了外卫星团队的存在。然而，由于系外卫星凌日引起的光输出下降非常小，因此无法直接看到。相反，它需要强大的计算软件算法来从望远镜数据中梳理出来。

基平说，他的“支持外月卫星”团队和海勒的“无外月卫星”团队都使用了来自同一台望远镜的相同数据，但 Kepler-1625 b I 和 Kepler-1708 b I 的消失可能是由于这两个团队的方式造成的。通过所使用的算法处理该数据。

Kipping 告诉 Live Science 的姊妹网站 Space.com，“no-exomoon”团队可能由于他们选择用于分析哈勃和开普勒望远镜数据的软件而错过了 Kepler-1708 b I。尽管该软件与他和“pro-exomoon”团队使用的软件相关，但仍然略有不同。

“我们使用的软件包几乎是双胞胎。他们的软件包更新了很多。它只出现了几年，而我们使用的软件包已经出现了大约十年左右，甚至可能更长，”基平解释道。 “真正的答案是他们的算法无法找到月球。并不是说他们的数据中不存在月球。”

Kipping 还表示，“no-exomoon”团队使用了他们的软件，该软件通常非常可靠，超出了默认模式，而是采用了对处理数据的步骤数敏感的模式。这可以解释为什么在计算过程中遗漏了系外卫星。

对于 Kepler-1625 b I，海勒和他的“无外卫星”团队提出了一种称为“恒星边缘变暗”的效应，这意味着恒星的边缘比其中心更暗，从而影响了拟议的外卫星信号。海勒的团队认为，恒星边缘变暗实际上比外卫星的存在引起的变暗更能解释对母恒星的观测结果。

基平认为，这并不是针对外月候选者的有效论据，因为他和他的“支持外月”团队在首次提出 Kepler-1625 b I 的存在时就已经考虑到了这种边缘变暗的情况。

“我们在原始论文中考虑到了肢体变暗的情况，所以这并不是说我们搞砸了并忘记了这一点，”他解释道。“我认为这个洞点在我的书中有点转移注意力;这并不影响外卫星的论证。”

外卫星揭穿团队的首席研究员 René Heller 看过 Kipping 和团队的返回论文，但并没有相信 Kepler-1625 b I 和 Kepler-1708 b I 的存在。

“我在论文中没有看到任何新内容会改变我对 Kepler-1625b 和 Kepler-1708b 是没有大卫星的行星的看法。他们的新论文主要围绕我们的工作，并试图找出我们推理中的弱点。这是这是现代科学中一个自然且非常受欢迎的过程，尽管在这种情况下我没有看到任何重大进展，”海勒告诉 Space.com。 “我驳斥了反驳他们反驳我们反驳他们主张的想法。我认为辩论仍然悬而未决，这没关系。让我们继续前进！”

海勒和基平都同意继续前进的想法——至少目前如此。

Kepler-1625 b I 和 Kepler-1708 b 是否太“奇怪”？

这些系外卫星出现在凌日方法中的全部原因是它们是巨大的迷你海王星大小的天体，其直径可能是地球直径的 1.6 倍到 4 倍。如果它们在那里，那么它们就非常巨大。

基平认为，这可能是它们太不寻常而无法被广泛接受为第一个系外卫星发现的部分原因。

“我认为对 Kepler-1625 b I 和 Kepler-1708 b I 有很多怀疑，因为它们都很奇怪。它们都像这些迷你海王星大小的卫星，对吧？每个人都在问，‘谁下令的’宇宙是如何制造出如此奇怪的东西的？’”他说。 “然后这场争议根本没有帮助。他们现在受损太严重了。”

基平现在打算使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）来寻找与我们在太阳系内看到的卫星更相似的系外卫星。

“我的策略，也许这是错误的策略，是让我们看看我们是否可以通过 JWST 获得一些更熟悉的卫星，类似于我们太阳后院的卫星，如木卫一和欧罗巴，”他说。 “希望这能增强人们对当时看到这些外卫星的信心，相信它们真的很有趣，我们应该回去再次观察它们。”

基平非常清楚，无论最终的答案是“外卫星”还是“没有外卫星”，该团队结论之间的分歧并没有对任何一组科学家产生不好的影响。相反，它只是表明，在望远镜技术取得重大进步之前，探测太阳系外行星周围的卫星将是多么具有挑战性。

“这是一项非常具有挑战性的工作，我不会假装不是这样。在寻找系外卫星时，我们正在寻找这些望远镜都无法探测到的信号，”他说。 “我们认为我们可以从它们身上获得这种科学知识。但这正在将这些仪器，特别是开普勒和哈勃，推向它们能力的极限。

“因此，你做出的决定以及你在如何使用什么算法、如何处理数据方面所做的选择，可能会决定成功与失败。”

基平认为，两个团队之间的这种分歧为寻找系外卫星的科学家提供了比较方法的机会，并集中在寻找这些微小遥远天体的最佳方法上。

希望有一天，一种改进的外卫星探测方法能够使这两群才华横溢、充满热情的科学家联合起来，进行一项他们能够达成一致的外卫星探测。

最初发布于Space.com。