2020年圣诞节,一颗距离地球约864光年的恒星突然暗了一点,持续约15小时后恢复正常。
天文学家却没有放下这条微弱线索。他们守了228个夜晚,直到近四年后才抓住第二次变暗的尾声。最终答案浮出水面:那里藏着一颗近5倍木星质量的巨行星NGTS-38 b,它的一年长达180.53个地球日。
NGTS-38 b艺术想象图。行星的真实颜色与云层细节目前尚未被直接拍到。
为什么发现一颗“大行星”还要等四年?
NASA的TESS望远镜用“凌星法”找行星:当行星从恒星前方经过,恒星亮度会轻微下降。问题是,TESS通常连续观察一片天区约27天,它每180天才绕行一周。只看到一次变暗,既不知道下一次何时发生,也不能排除双星等其他解释。
这正是长周期凌星行星稀少的原因。论文统计显示,当时已知凌星行星中,轨道超过100天的不足5%;NGTS-38 b的周期排在最长的2.5%之内。它不一定罕见,可能只是这种行星很容易从短期巡天的缝隙里溜走。
它只大8%,为何能重近5倍?
测量结果显示,它的半径是木星的1.081倍,体积只多约26%,质量却达到4.77倍木星,因此平均密度约为木星的3.8倍。所谓“超级木星”,说的是质量等级,并不是一颗按比例放大的木星。
它还沿着椭圆轨道运行:离恒星最近约0.482天文单位,最远约0.91天文单位。估算平衡温度随之从约550K降至400K,也就是约277℃到127℃。这比多数可细致研究的热木星凉,却绝不意味着适合生命;平衡温度也不是一颗气态行星的“地表温度”。
左图是TESS记录的完整凌星,右图是NGTS近四年后捕捉到的凌星结束阶段;红线为模型。
一条变暗曲线,还不够给行星定案
第一次凌星只让恒星亮度下降约0.35%。地面NGTS望远镜在2023年至2025年间监测228夜,终于于2024年12月8日抓到第二次凌星的尾声,却仍留下72、90、120、181和361天等多个可能周期。
真正破局的是CORALIE与HARPS光谱仪。行星引力会让恒星规律性地前后摇摆,造成光谱多普勒位移;径向速度数据最终锁定180.53天周期,并确认伴星质量属于行星范围。另一支团队也用独立观测得到相符结论。
红线所示180.5天模型更符合恒星的周期性摆动,橙色虚线代表曾被考虑的361天方案。
它真的带着卫星或行星环吗?
目前没有任何观测证据。研究只说明,这颗巨行星质量大、轨道宽,理论上拥有容纳稳定卫星的空间,因此是未来搜寻系外卫星和环的优先目标之一。若存在类似木卫三的卫星,它造成的亮度变化可能只有百万分之四,远低于这次行星凌星信号。
所以这项发现最惊人的,不是“一颗更大的木星”,而是那段漫长等待:宇宙没有突然交出答案,人类只是把一次15小时的异常,追踪了五年。寻找真正接近地球轨道的行星,耐心本身就是观测设备的一部分。
热门跟贴