通过X射线掩食法在涡状星系RX J1131 | {$randkws}热点解读 中间的红色圆点是前景星系

经由X射线掩食法在涡状星系RX J1131-1231中察觉银河系外行星M51-ULS-1b

图为首次察觉银河系外行星的RX J1131-1231星系的引力透镜图像。中间的红色圆点是前景星系，这个星系中估计包含有万亿以上024今日热搜引发网友热议行星。白点圆点代表了遥远背景天体经过前景星系时的成像。 图片来源：美国俄克拉荷马大学官网
（神秘的地球uux.cn报导）据技术日报：9月25日，在预印本站点arXiv.org上刊载的一篇论文引发留意，美国哈佛大学史密森尼天体物理中心的天文学家罗珊娜·迪斯蒂法诺及其探究团队运用钱德拉X射线天文望远镜获得的资料，经由X射线掩食法在距离地球2800万光年外的涡状星系（Whirlpool Galaxy）中察觉了一颗候选行星，这有望变成一颗新察觉的银河系外行星。据计算，这颗被命名为M51-ULS-1b的候选行星半径略小于土星。
从太阳系内到太阳系外，从银河系内再到银河系外，人类探索遥远行星的脚步从未停止过。瑞典天体物理学家米歇尔·马约尔和天文学家迪迪埃·奎洛兹，旗舰配置动态就是凭借1995年首次在太阳系外察觉一颗围绕主序星管理的行星，共同转发了2019年诺贝尔物理学奖。这一次，探究人员如何察觉这颗银河系外的候选行星？察觉这颗候选行星有什么价值？
光学望远镜难以直接观测遥远天体
天体距离地球越遥远，就越难用望远镜直接观测。此前，科学家寻找银河系外行星的首要方法是运用微引力透镜现象。
南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇阐释道，遥远处背景天体发出的光线会受处于前景的天体引力所作用，发生光线弯曲、光度增强等现象。在我们看来，遥远处的天体就像被“增亮”了，这种现象被称为微引力透镜现象。
2018年2月，一项发表在《天体物理学快报》上的探究宣称，科学家首次察觉银河系外的爱情句子攻略一群行星，运用的就是微引力透镜现象。
运用微引力透镜现象一度被觉得是有效探测距地球遥远天体的唯一方法。周礼勇强调，经由观察微引力透镜现象，不只可以确定银河系外行星的存在，还能依据通讯的特征频率推算出其品质。“可是，行星引发的微引力透镜现象转瞬即逝，且无法重复，所以运用微引力透镜现象观察到的银河系外候选行星，很难得到后续观测的进一步证实。”周礼勇说。
而针对“不那么遥远”的太阳系外行星，最常用的探测方法含有凌星法和径向速度法。
凌星法的本质是探究行星凌星所导致的恒星亮度转变。但导致恒星亮度转变的因素不只有行星的遮挡（凌星），还有或许来自恒星本身的平板电脑报道促销。就像太阳黑子、爆发等，这些都有或许形成被测量恒星的光变曲线。
周礼勇也强调，系外行星距离地球较为远，所以当它们掠过宿主恒星表面时，假如行星半径相针对恒星而言很小，我们很难在恒星的光变曲线中确认出凌星的通讯。“这就像寻找1000公里外路灯下的一只萤火虫一样难。”他说。
相较于银河系内行星，银河系外行星距离地球更为遥远。“距离我们几千万光年的银河系外，单个恒星本身已然难以分辨，其行星的凌星就差不多不或许观测到了。”周礼勇说。
革新口是忽强忽弱的X射线
寻找银河系外行星，凌星法真的无能为力吗？
实际上，迪斯蒂法诺探究团队所使用的X射线掩食法跟凌星法基础一致。“原理上都是一样的，都能够给出遮挡与被遮挡天体相对大小的信息。”中国科学院紫金山天文台副探究员陈果说。
所谓掩食法，即经由观测恒星的光线转变状况来寻找行星。当行星管理到观测者与恒星之间时，恒星亮度会因行星的遮掩发生转变。假如这一转变存在周期性，那么我们就有或许运用掩食法追踪到这颗行星的踪迹。
银河系内的凌星观测大多在光学和红外波段开展。“由于普通恒星辐射的X射线较弱、辐射的可见光较强，并且X射线会被地球大气吸收，用X射线掩食法开展观测就较为难。”周礼勇阐释道。
与可见光相比，X射线波长短、能量高，更易穿透宇宙尘埃和气体云团。所以，迪斯蒂法诺探究团队留意的就是X射线。
在银河系之外，X射线首要源自X射线双星操控系统。这类操控系统由一颗普通恒星和一个大品质恒星的遗骸（黑洞或中子星）构成。后者巨大的引力能吸积伴星的物质，在这个过程中，吸积盘会释放出X射线。“在这类操控系统的凌星现象中，X射线波段的亮度转变相当显著，由于X射线的发射区域集中在狭小的空间，行星经过时，乃至能将X射线发生区域完全遮住。”周礼勇告诉采编。
2012年，钱德拉X射线天文望远镜捕捉到了一个事情——在距离地球超过2800万光年的涡状星系中，X射线源逐步变弱直至为零，然后重新呈现。对这一通讯开展确认和计算后，迪斯蒂法诺团队判定这是一颗行星导致的凌星现象。
实际上，X射线源变弱又变强，缘由或许有各式，比如存在另一颗小恒星（如白矮星）使X射线源黯然失色。但探究团队觉得，M51-ULS-1b不是白矮星或其他类型的恒星，由于这片区域的双星操控系统太年轻，此类物体无法在附近演化。探究人员排除了另一颗恒星阻挡X射线源的或许，觉得这是银河系外的一颗候选行星。
为检索系外行星提供新思路
从候选行星到被证实为银河系外行星，还有多远的距离？
陈果坦言，“候选行星”只是众多或许性中的一种，“探测到的光变又是孤立事情，远远达不到能够证实的程度”。
“实际上，先是要证实的是这种光变特征是否能被重复观测；若能重复，它是否存在周期性。另外，用掩食法测出的是天体的相对大小。所以，被遮挡天体的尺寸估量是否精确将会严重作用前方遮挡天体的尺寸确定。所以，这个天体是不是真的略小于土星的尺寸，也要打个问号。”陈果确认道，最好能经由其他技术手段限定这颗天体的品质，才能对该天体是否是行星做出评估。
需要强调的是，这项探究还只是刊发在预印本站点arXiv.org上，未经过进一步探究证实。从候选行星到被证实为银河系外行星，尚需时日。
可是，探究团队提供了一种检索行星的新思路。“首要是检索方法上的启发，也许X射线掩食法也可以用于银河系内行星的检索。”周礼勇说。
工欲善其事，必先利其器。迪斯蒂法诺团队能获得此次探究进展，钱德拉X射线天文望远镜功不可没。
1999年，美国发射钱德拉X射线天文望远镜，欧洲发射XMM—牛顿卫星，变成全球X射线天文学时代开启的标志性事情。身为我国自主设计研制的首颗大型X射线天文卫星，“慧眼”在2017年6月15日顺利发射。“慧眼”集全天球扫描、目标定点凝视、小天区深度扫描、γ暴探测等各式探测模式于一身，不只填补了我国空间X射线天文卫星探测的空白，还能为我国科学家提供遥远宇宙中的天体的高灵敏度图像。