天文学家称，开普勒

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几种影响可以在光变曲线中产生类似月亮的信号——即使没有真正的月亮。学分:MPS/hormesdesign.de

（）据马克斯·普朗克学会：迄今为止，在5300多颗已知的系外行星中，只有两颗提供了它们周围有卫星的证据。在开普勒和哈勃太空望远镜对开普勒-1625b和开普勒-1708b行星的观测中，研究人员首次发现了这种卫星的踪迹。

一项新的研究对这些先前的说法提出了质疑。正如德国马克斯·普朗克太阳系研究所(MPS)和索南伯格天文台的科学家今天在《自然·天文学》杂志上报告的那样，对观测结果的“纯行星”解释更具决定性。

在他们的分析中，研究人员使用了他们新开发的计算机算法Pandora，该算法可以促进和加速对系外卫星的搜索。他们还调查了在现代天基天文观测中原则上可以发现什么样的系外卫星。他们的回答相当令人震惊。

在我们的太阳系中，一颗行星被一个或多个卫星围绕着运行，这是一个普遍现象，而不是例外:除了水星和金星，所有其他行星都有这样的伴星；就气态巨行星土星而言，研究人员至今已经发现了140颗天然卫星。

因此，科学家认为遥远星系中的行星很可能也有卫星。然而，到目前为止，只有两个例子证明了这样的系外卫星:开普勒-1625b和开普勒-1708b。这种低收益率并不奇怪。毕竟，遥远的卫星自然比它们的母星小得多，因此也更难被发现。梳理成千上万颗系外行星的观测数据以寻找卫星的证据是极其耗时的。

为了使搜索更容易和更快，这项新研究的作者依赖于他们自己开发和优化的搜索算法来搜索系外卫星。他们去年发表了他们的方法，该算法作为开源代码可供所有研究人员使用。当应用于开普勒-1625b和开普勒-1708b的观测数据时，结果是惊人的。

“我们希望证实开普勒-1625b和开普勒-1708b周围的系外卫星的发现，”新研究的第一作者，MPS科学家René Heller博士说。“但不幸的是，我们的分析显示并非如此，”他补充道。

系外卫星的捉迷藏

五年前，类似木星的行星开普勒-1625b成为头条新闻。纽约哥伦比亚大学的研究人员报告称，有强有力的证据表明，在其轨道上有一颗巨大的卫星，这颗卫星将使太阳系中的所有卫星都相形见绌。科学家们分析了美国国家航空航天局开普勒太空望远镜的数据，该望远镜在2009年至2013年的第一次任务中观察了10万多颗恒星，并发现了2000多颗系外行星。

然而，在2018年发现声明之后的几年里，系外卫星候选人迫使天文学家玩了一场宇宙版的捉迷藏。首先，它在开普勒数据被清除系统噪声后消失了。然而，通过哈勃太空望远镜的进一步观察，又一次发现了线索。

然后去年，这个非凡的系外卫星候选人有了同伴:根据纽约研究人员的说法，另一个比地球大得多的巨大卫星围绕木星大小的行星开普勒-1708b运行。

合适的搭配

“系外卫星非常遥远，我们无法直接看到它们，即使使用最强大的现代望远镜也无法看到，”勒内·海勒博士解释道。相反，望远镜记录遥远恒星亮度的波动，其时间序列被称为光变曲线。然后，研究人员在这些光变曲线中寻找卫星的迹象。如果一颗系外行星从它的恒星前面经过，从地球上看，它会使恒星变暗很小一部分。

这一事件被称为凌日，它随着行星围绕恒星的轨道周期有规律地重复发生。伴随这颗行星的系外卫星也会有类似的变暗效应。然而，它在光变曲线中的轨迹不仅明显变弱。

由于月球和行星围绕它们共同的重心运动，这种额外的光线变暗将遵循一种相当复杂的模式。此外，还有其他影响需要考虑，如行星月食、恒星的自然亮度变化以及望远镜测量过程中产生的其他噪声源。

然而，为了探测卫星，纽约的研究人员和他们的德国同事首先计算了数百万个“人造”光变曲线，这些光变曲线涵盖了所有可能的行星和卫星的大小、相互距离和轨道方向。然后，算法将这些模拟的光曲线与观察到的光曲线进行比较，并寻找最佳匹配。来自哥廷根和Sonneberg的研究人员使用了他们的开源算法Pandora，该算法针对寻找系外卫星进行了优化，可以比以前的算法快几个数量级。

没有月亮的痕迹

在开普勒-1708b行星的例子中，德国的两人组现在发现，没有月亮的情况可以像有月亮的情况一样准确地解释观测数据。“月球围绕开普勒-1708b运行的概率明显低于之前报道的，”来自Sonneberg天文台的迈克尔·希普克说，他是这项新研究的合著者。“这些数据并没有表明开普勒-1708b周围存在系外卫星，”希普克继续说道。

有很多迹象表明开普勒-1625b也没有一个巨大的伴星。开普勒望远镜和哈勃望远镜已经观测到这颗行星在其恒星前面的凌日。

德国研究人员现在认为，恒星在其盘面上的瞬时亮度变化，即所谓的恒星临边变暗，对拟议的系外卫星信号有着至关重要的影响。例如，太阳圆盘的边缘看起来比中心更暗。然而，取决于你是通过开普勒望远镜还是哈勃望远镜来观察开普勒-1625b的主星，这种临边变暗的效果看起来是不同的。

这是因为开普勒和哈勃对它们接收到的不同波长的光很敏感。来自哥廷根和索恩伯格的研究人员现在认为，他们对这种效应的建模比一个巨大的系外卫星更能决定性地解释这些数据。

他们新的、广泛的分析还表明，系外卫星搜索算法经常产生假阳性结果。一次又一次，他们“发现”了一颗卫星，而实际上只是一颗行星经过它的主星。在类似开普勒-1625b的光变曲线的情况下，“错误击中”的比率可能是11%左右。

“我们来自纽约的同事提出的早期系外卫星主张是在几十个系外行星周围寻找卫星的结果，”海勒说。“根据我们的估计，假阳性的发现一点也不奇怪，但几乎是意料之中的，”他补充道。

奇怪的卫星

研究人员还使用他们的算法来预测实际系外卫星的类型，这些卫星可以在开普勒等光变空间任务中清楚地探测到。根据他们的分析，只有在宽轨道上绕着他们的星球运行的特别大的卫星才能被现有技术探测到。

与我们太阳系中熟悉的卫星相比，它们都是古怪的:至少是太阳系中最大的卫星木卫三的两倍大，因此几乎与地球一样大。海勒说:“在未来的观测中，比如从柏拉图任务中发现的第一批系外卫星，肯定会非常不寻常，因此探索起来令人兴奋。”