天文學(xué)家一口氣發(fā)現(xiàn)27顆"塔圖因"候選行星

如果你看過《星球大戰(zhàn)》，一定記得盧克·天行者站在塔圖因星球上，望著天空中兩顆太陽緩緩落下的畫面。這個(gè)科幻場景在2011年第一次被證實(shí)存在——天文學(xué)家真的找到了圍繞雙星運(yùn)行的行星。但過去十幾年里，這類"塔圖因"世界的發(fā)現(xiàn)速度慢得驚人：NASA的開普勒望遠(yuǎn)鏡和TESS衛(wèi)星用"凌日法"一共只確認(rèn)了14顆。直到最近，一支澳大利亞團(tuán)隊(duì)用一種全新方法翻查TESS數(shù)據(jù)，一次性揪出了27顆新的候選行星。這個(gè)數(shù)字本身，可能比發(fā)現(xiàn)本身更讓人意外。

這項(xiàng)研究剛剛發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。主導(dǎo)研究的是新南威爾士大學(xué)的博士生Margo Thornton，她的導(dǎo)師Ben Montet也是論文的共同作者。兩人用的技術(shù)叫"拱線進(jìn)動(dòng)"（apsidal precession），這東西以前主要用來研究雙星本身的軌道特性，但從來沒人把它當(dāng)成找行星的篩子。

說人話就是：兩顆互相繞轉(zhuǎn)的恒星，如果恰好從地球看過去會(huì)互相遮擋（也就是發(fā)生"食"），它們的亮度就會(huì)周期性變暗。正常情況下，這個(gè)"食"的時(shí)間表應(yīng)該很規(guī)律。但如果有一顆行星也在繞著這兩顆恒星轉(zhuǎn)，它的引力會(huì)悄悄拉扯雙星的軌道，讓"食"的發(fā)生時(shí)間出現(xiàn)微小偏移。這種偏移小到用肉眼絕對看不出來，但TESS衛(wèi)星積累了多年的精確測光數(shù)據(jù)，加上新算法的加持，27個(gè)可疑信號就這樣浮出了水面。

這些候選者的個(gè)頭跨度很大：最小的可能和海王星差不多，最大的能達(dá)到木星質(zhì)量的10倍。距離上，最近的約650光年，最遠(yuǎn)的約18000光年——差不多橫跨了我們銀河系的可見范圍。"它們散落在南北兩個(gè)半球的天空，"Montet說，"這意味著一年中的任何時(shí)候，只要你有望遠(yuǎn)鏡，至少有一個(gè)這樣的系統(tǒng)在夜空中等著你去瞄一眼。"

但更關(guān)鍵的數(shù)字是比例。團(tuán)隊(duì)在1590個(gè)雙星系統(tǒng)里篩出了27個(gè)候選，命中率接近2%。這個(gè)比例暗示著什么？Montet算了一筆賬：即將啟用的薇拉·魯賓天文臺(tái)要開展為期10年的"時(shí)空遺產(chǎn)巡天"（Legacy Survey of Space and Time），按這個(gè)命中率，未來可能找到數(shù)千甚至數(shù)萬顆雙星行星。"這是個(gè)令人興奮的第一步，"他說，"同時(shí)也意味著接下來幾年我們有的是活兒要干。"

Thornton提到一個(gè)更深層的意義：我們目前對行星的認(rèn)知是有偏見的。"我們找到的大都是最容易發(fā)現(xiàn)的那一批。"凌日法有個(gè)硬傷——只有當(dāng)行星軌道平面恰好側(cè)對著地球時(shí)，我們才能看到它從恒星前面經(jīng)過。而拱線進(jìn)動(dòng)法不挑角度，只要行星引力足夠擾動(dòng)雙星軌道，就有可能被逮到。"這種方法可能幫我們揭開一大群隱藏行星的真面目，尤其是那些軌道沒對準(zhǔn)我們視線的。"她說，"它能讓我們看到宇宙中行星的真實(shí)分布可能是什么樣子。"

不過，Montet也留了個(gè)謹(jǐn)慎的尾巴。這27個(gè)目前還只是"候選者"，下一步要逐一驗(yàn)證哪些是真的行星，哪些可能是其他東西造成的假信號——比如第三顆恒星，或者雙星本身的活動(dòng)干擾。"我本來沒指望這個(gè)試點(diǎn)研究就能找出27個(gè)，"他說，"現(xiàn)在真正有趣的部分才開始：搞清楚哪些是真的。"

這讓我想起一個(gè)挺有意思的事。雙星系統(tǒng)在銀河系里其實(shí)比單星更常見，太陽這種孤零零的恒星反而是少數(shù)派。如果2%的雙星都帶行星，那"塔圖因"式世界可能一點(diǎn)也不稀奇——只是我們以前缺乏有效的尋找工具。拱線進(jìn)動(dòng)法的大規(guī)模應(yīng)用，相當(dāng)于給行星獵人換了一副新眼鏡。這副眼鏡能看多遠(yuǎn)、多清楚，未來幾年TESS的更多數(shù)據(jù)和魯賓天文臺(tái)的巡天結(jié)果會(huì)給出答案。

還有一個(gè)懸念是：這些雙星行星是怎么形成的？兩顆恒星的引力攪在一起，理論上會(huì)讓行星軌道變得極不穩(wěn)定，要么被甩出去，要么撞向恒星。但觀測告訴我們它們確實(shí)存在，而且可能數(shù)量龐大。這意味著要么我們的行星形成模型漏掉了什么關(guān)鍵機(jī)制，要么這些行星是在雙星系統(tǒng)形成后才被"捕獲"的。無論哪種情況，都是行星科學(xué)里還沒填上的坑。

所以眼下這27個(gè)候選者，既是收獲，也是邀請函——邀請?zhí)煳膶W(xué)家去回答更多問題。而對我們這些站在地面上仰望的人來說，或許可以換個(gè)角度想：下次看《星球大戰(zhàn)》的時(shí)候，塔圖因的雙日落已經(jīng)不再是純粹的科幻畫面。在銀河系的某個(gè)角落，此刻正有某個(gè)世界的天空在上演同樣的景象。我們只是剛剛開始學(xué)會(huì)指向它們的方向。