迄今为止，在 5300 多颗已知系外行星中，只有两颗提供了围绕它们运行的​​卫星的证据。在开普勒和哈勃太空望远镜对行星 Kepler-1625b 和 Kepler-1708b 的观测中，研究人员首次发现了此类卫星的踪迹。现在一项新的研究对之前的这些说法提出了质疑。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》杂志上报告称，对观测结果的“仅限行星”解释更具说服力。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潘多拉(Pandora)，该算法促进并加速了外卫星的搜索。他们还研究了在现代天基天文观测中原则上可以发现什么样的外卫星。他们的回答相当令人震惊。

在我们的太阳系中，一颗或多颗行星围绕一颗或多颗卫星运行是一种规律，而不是例外：除了水星和金星之外，所有其他行星都有这样的伴星;以气态巨行星土星为例，迄今为止，研究人员已经发现了 140 颗天然卫星。因此，科学家认为遥远恒星系统中的行星也可能拥有卫星。然而，到目前为止，只有两种情况下存在此类外卫星的证据：Kepler-1625b 和 Kepler-1708b。这种低产量并不奇怪。毕竟，遥远的卫星自然比它们的母星小得多，因此更难找到。而且梳理数千颗系外行星的观测数据来寻找卫星的证据是极其耗时的。

为了使搜索变得更容易、更快，这项新研究的作者依靠他们自己开发和优化的搜索算法来搜索系外卫星。他们去年发布了他们的方法，并且该算法可以作为开源代码提供给所有研究人员。当应用到 Kepler-1625b 和 Kepler-1708b 的观测数据时，结果令人惊讶。“我们希望证实在 Kepler-1625b 和 Kepler-1708b 周围发现了系外卫星，”这项新研究的第一作者、MPS 科学家 René Heller 博士说道。“但不幸的是，我们的分析显示并非如此，”他补充道。

外卫星的捉迷藏

五年前，类似木星的行星 Kepler-1625b 成为了头条新闻。纽约哥伦比亚大学的研究人员报告了强有力的证据，表明其轨道上有一颗巨大的卫星，这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宇航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到了超过 10 万颗恒星，并发现了 2000 多颗系外行星。然而，在 2018 年发现这一发现之后的几年里，外月候选者迫使天文学家玩起了宇宙版的捉迷藏。首先，在开普勒数据清除系统噪声后，它就消失了。然而，在哈勃太空望远镜的进一步观察中，我们再次发现了线索。去年，这个非凡的系外卫星候选者得到了陪伴：根据纽约研究人员的说法，另一颗比地球大得多的巨型卫星绕着木星大小的行星 Kepler-1708b 运行。

正确的搭配

“系外卫星距离我们太远了，即使使用最强大的现代望远镜，我们也无法直接看到它们，”雷内·海勒博士解释道。相反，望远镜记录遥远恒星的亮度波动，其时间序列称为光曲线。然后研究人员在这些光变曲线中寻找卫星的迹象。如果从地球上看，一颗系外行星经过其恒星前方，它会使恒星变暗一小部分。这种事件称为凌日，它随着行星绕恒星的轨道周期定期重复发生。伴随该行星的系外卫星也会产生类似的变暗效应。然而，它在光变曲线中的痕迹不仅会明显减弱。由于月球和行星绕着它们共同的重心运动，光曲线的这种额外变暗将遵循一种相当复杂的模式。还有其他影响需要考虑，例如行星月食、恒星的自然亮度变化以及望远镜测量期间产生的其他噪声源。

尽管如此，为了探测卫星，纽约研究人员和他们的德国同事首先计算了数百万条“人造”光变曲线，计算出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变曲线与观察到的光变曲线进行比较，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，该算法针对搜索外卫星进行了优化，并且可以比以前的算法快几个数量级来解决此任务。

没有月亮的踪迹

以 Kepler-1708b 行星为例，德国二人组现在发现，没有月球的情况可以像有月球的情况一样准确地解释观测数据。这项新研究的合著者、索内伯格天文台的迈克尔·希普克 (Michael Hippke) 表示：“月球绕开普勒 1708b 运行的可能性明显低于之前报道的。” “数据并不表明 Kepler-1708b 周围存在外卫星，”Hippke 继续说道。

有很多迹象表明 Kepler-1625b 也没有巨大的伴星。此前，开普勒和哈勃望远镜曾观测到这颗行星在其恒星前方的凌日现象。德国研究人员现在认为，恒星在其圆盘上的瞬时亮度变化(一种称为恒星边缘变暗的效应)对拟议的外月信号具有至关重要的影响。例如，太阳圆盘的边缘看起来比中心更暗。然而，根据您是通过开普勒望远镜还是哈勃望远镜观察 Kepler-1625b 的母星，这种临边变暗效应看起来会有所不同。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。哥廷根和索内伯格的研究人员现在认为，他们对这种效应的建模比巨大的系外卫星更能确实地解释数据。

他们新的、广泛的分析还表明，外卫星搜索算法经常产生误报结果。一次又一次，他们“发现”了一颗卫星，而实际上只有一颗行星经过其主恒星。在像 Kepler-1625b 这样的光变曲线的情况下，“误击”率可能约为 11%。海勒说：“我们纽约同事早期提出的系外卫星主张是在数十颗系外行星周围寻找卫星的结果。” “根据我们的估计，假阳性结果一点也不令人惊讶，但几乎是可以预料到的，”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外卫星的类型，这些外卫星可以在开普勒等光变太空任务中清楚地检测到。根据他们的分析，使用当前技术只能探测到在较宽轨道上绕行星运行的特别大的卫星。与我们熟悉的太阳系卫星相比，它们都有些奇怪：至少是太阳系最大卫星木卫三的两倍大，因此几乎和地球一样大。海勒说：“在未来的观测中，例如柏拉图任务中，将发现的第一颗系外卫星肯定会非常不寻常，因此探索起来令人兴奋。”