一种罕见的行星也许并没有看上去那么罕见
悉尼新南威尔士大学的天文学家表示，他们识别出了27个新的候选环双星行星，即围绕两颗恒星而不是一颗恒星运行的世界。如果得到确认，这一发现将极大扩充系外行星科学中已知最小的类别之一。根据源材料，在6000多颗已知系外行星和候选体中，迄今只发现了大约18颗这样的行星。
研究团队将这一结果归功于一种以近拱点进动为核心的搜索方法。这种轨道效应可追踪双星彼此运动和互相掩食时的细微变化。研究使用了美国宇航局的凌日系外行星巡天卫星TESS的数据，该任务自2018年发射以来一直在巡天寻找行星。
这项宣布的意义不只在于27这个数字，还在于它暗示了观测偏差的存在。系外行星目录是由用于构建它们的工具塑造的。如果一种方法偏向某些轨道排列，天文学家看到的可能只是最容易被发现的系统，而不是银河系中真实存在的行星总体。
为什么环双星行星很难找到
大多数系外行星是通过凌日法发现的。望远镜持续监测恒星亮度，并寻找由行星从我们的视角经过恒星前方时引起的规律性下降。这是一种强有力的方法，但它非常依赖几何条件。如果轨道与地球的对准不够好，信号可能根本不会出现。
对于环双星系统，这一限制尤其重要，因为其动力学比单星系统更复杂。两颗恒星彼此绕转，行星绕两颗恒星公转，由此形成的几何关系会使凌日变得不规则，甚至从地球上根本看不见。行星也许确实存在，但标准探测流程可能会漏掉它。
新南威尔士大学团队采用近拱点进动，正是为了寻找这些隐藏系统。与其等待行星穿过恒星前方，不如观察双星食的时间和特征是否发生变化。如果食变以特定方式变化，就可能指向系统中的第三个天体，也就是潜在的行星。
用另一种视角看待行星群体
源报道将这种方法描述为以新方式探测老问题。近拱点进动早已用于研究双星本身，但将其应用于寻找行星，则打开了另一扇搜索窗口。这一点很重要，因为根据报道，银河系中超过一半的恒星位于双星或多星系统中。主要依赖单星探测建立的行星科学，因而可能低估了相当大一部分可能存在的世界。
团队负责人、UNSW天文学家兼博士候选人Margo Thornton在源材料中指出，天文学家大多只找到了最容易探测的行星。按照这一观点，当今的系外行星统计反映的至少和仪器及观测角度一样多，而不只是宇宙本身的真实情况。
如果这一判断成立，环双星行星也许并不是什么罕见例外，而只是尚未被充分探测到。若目录能够借助近拱点进动等技术扩充，就将迫使人们重新评估行星系统如何形成、如何在长时间尺度上保持稳定，以及复杂轨道构型究竟有多常见。
TESS为搜索带来了什么
TESS的设计目标是观测大范围恒星并记录微小的亮度变化，因此非常适合凌日科学。但这项任务的数据档案价值并不限于直接的凌日发现。在这里，同样的观测数据可以被重新用于研究食双星随时间的行为变化。
这种再分析正成为现代天文学的关键优势之一。大型空间巡天会生成足够丰富的数据集，使其在发射多年后仍能支持新的问题。与其为每一种搜索方法都建造一台新天文台，不如用改进后的模型和更有针对性的方法，回头利用现有数据。
这里公布的27个对象仍然只是候选体，而非已确认行星。这一区别很重要。后续工作仍需判断每个信号是否真的是行星，而不是其他类型的第三天体或动力学效应。即便如此，如此规模的候选清单仍然是重要结果，因为它为观测者提供了一组可以直接检验的系统。
为什么这一发现不只是科幻感而已
环双星世界常常吸引公众关注，因为它们让人联想到拥有两颗太阳的虚构行星形象。但它们的科学价值远不止流行文化的吸引力。这些系统为理解行星如何在两位引力主宰而非一位主宰的环境中组装和存活，提供了天然实验室。
它们也能帮助厘清关于宜居性和系统演化的更广泛问题。绕两颗恒星运行的行星所经历的辐射和轨道环境与地球不同。这并不自动意味着这些世界不适合生命，但它确实使许多宜居性讨论所依赖的假设变得更复杂。
更大的意义在于方法论。系外行星科学正在进入一个阶段，最大的突破也许不仅来自新望远镜，还来自更好的数据解读方式。如果近拱点进动能够可靠地揭示凌日法遗漏的世界，那么这一领域的行星库存就可能朝着目前看不见的方向迅速增长。
就目前而言，UNSW团队提出的27个候选体提醒我们：没有证据，常常只是观测能力有限。在一个双星很常见的银河系里，双星行星可能正等待被发现的数量远多于现有目录所显示的规模。
本文基于 Universe Today 的报道。阅读原文。
Originally published on universetoday.com