图 1第一颗河外恒星：这颗可能存在的恒星呈蓝紫相间，它的旋臂伴随着明亮的粉红色且正方形周围有着细小的白色斑点。在星系M51的照片里，我们可以看到数亿颗星星在环绕中央旋转着，也被称为涡状星系，它旁边还有一个伴随着它旋转的更小的星系NGC5195。它们都位于距离地球3000万光年的地方。这个正方形展现出了这颗可能存在的星球的位置，可能将会是我们知晓的第一颗河外行星。可见光和X射线的涡状星系的结合体的图像
图源：Chandra/ Hubble Space Telescope/ ESA/ NASA/ CXC/ SAO/ R. DiStefano, et al./ STScI/ Grendler.
第一颗河外行星？
一个天文学家团队认为他们可能检测到了位于我们银河系外的第一颗河外行星，位于远在另一个涡状星系之内。M51，著名的涡状星系，位于我们可以看到的猎犬座星系的那个方向。大约距离我们地球有3000万光年的距离，因为这个涡状星系离我们足够的近而且它足够的巨大，在黑暗中我们很容易就可以使用双筒望远镜去观测到它。但是好运总是会挑出这成百上千万颗旋转着的星球中的一些星球。所以天文学家们是如何发现这一颗暗淡的星星的呢？答案就藏在一个双星系统所得到的X射线的数据，也就是一颗普通星星绕着的中子星或者黑洞的轨道那里发射出来的。天文学家们发现了这个系统中存在的光线下降的情况的出现。他们相信这种减弱也许也就暗示了这个第一颗知晓的河外行星正在经过X射线源的前方。
经过同行评议的杂志期刊《自然天文》在2021年10月25日刊登了这几位科学家的新发现。
在一个遥远的星系寻找到一颗行星不是一件容易的事情。星系是由数百万颗恒星所组成的。行星绕着恒星旋转，而且会被恒星的光辉所隐藏。外加星系在我们的天空中又是那么小的一束。所以在很大情况下对于天文学家来说在可见到的光束中看到某些恒星是不可能的。但是，对于X射线来说这就是不一样的故事了。有很少可见到的物体发射X射线的光束，也造就了它们更加容易被识别出来。看上面这个有可见光和X射线的涡状星系的结合体的图像后再看看下面紧接着的这个只有X射线的涡状星系的图像。
图 2黑色背景下有着不同光亮的模糊不清的蓝色斑点。这个观测系统以X射线的波长捕捉到了这张涡状星系的照片。这些X射线源中有的是有着中子星或者黑洞的双星系统。
图源：ESA
聚焦双星系统的X射线
X射线双星是搜寻河外行星的绝佳靶向。在一束双星射线中，一颗中子星或者黑洞的补给的材料来源于它的伴星，通常是一颗普通的恒星。这向内掉的物质通常会形成围绕着黑洞或者是中子星的磁盘。这个过程的富有能量并且环绕在这向内陷入的星星的物质上和磁盘上，最后产生X射线。方法是这样的：就很在我们自己的太阳系外的星球所发现的传输的方法是大致都是一样的（一个遥远的行星从一颗恒星前面经过，行星的遮挡造成恒星的光亮有所减弱），所以来自遥远星系的行星也可能会造成在可看到的X射线双星上的减弱。
来自哈佛史密森尼天体物理学中心的本文第一作者罗莎妮 德 斯蒂芬说：
X射线双星可能是寻找行星的理想之地，因为，虽然它们比我们的太阳要明亮一百万倍，但是X射线是来源于一个非常小的范围的。事实上，我们所研究的这个射线源是比木星还要小的，所以任何一颗处于传输过程中的行星都可以完全遮住来自X射线双星的光亮。
这支队伍使用的是来自钱德拉和XMM-牛顿卫星的望远镜。在找到这颗引人入胜的备选星球：M51-ULS-1之前，他们已经寻找了三个星系。数据收到了一个下降的时刻-来自于这对被完全遮挡住X射线信号的双子星-大约持续了3个小时。
排除了其他的可能性
所以科学家们发现这颗河外行星的X射线有着3小时的减弱。这个减弱可能就表明了它是一颗行星。但是这支队伍排除了其他的可能的理由。德 斯提芬说：
我们最初必须得先确定这个信号不是由其他原因引起的。我们通过深入分析来自钱德拉的X射线的数据，也分析了来自XMM-牛顿卫星的关于其他的减弱和信号的数据，同时还对其他的包括行星在内的可能出现的事件进行的建立信号减弱的模型的分析。
他们考虑是不是气或者灰尘可能会造成X射线源的阻挡和减弱。但是发现的辐射表明这被遮住的物体有一个很好的表面。所以无定形的星云不符合这个要求。
后来，他们认为是一些矮行星造成的，例如红色或棕色的矮行星，作为这个系统的第三个物体并且可能是造成X射线减弱的罪魁祸首。但是这个双星系统实在是太年轻了，同时这个如果这个矮行星作为这个解释的话，那它作为传输物体实在太大了。
接下来，他们想到是否这个辐射源它自己内部的辐射存在的变化可以解释这个减弱。但是最后他们说也与这种可能无关。那是因为，尽管这个辐射源的光亮会消失几个小时，但是当它恢复到原来的温度和颜色时又会与最初是一样的。
最后，他们考虑是否这颗恒星它自己是在光亮上减弱的源头。但是当他们将可疑的减弱与其他的光亮的阻碍相比较时，最终也否认了这个可能。当这颗伴星从这颗X射线源前面经过时，遮挡的时间远比3小时的减弱要唱。德 斯蒂芬解释道：
为了观察是否这个减弱有行星的传输运动的特点，我们做了电脑模拟，我们发现那是完全正确的想法。我们对于这不是其他别的原因和我们已经找到了来自银河系外的第一颗候选行星表示十分肯定和自信。
寻找河外行星的计划
图 3具有宇宙飞船和附注的空间物的图表。
使用ESA的XMM-牛顿卫星和NASA的钱德拉的X射线空间望远镜，天文学家们发现有东西短暂的遮住了来自涡状星系的X射线双星的光线。在排除了其他的可能性后，他们认为是由一个土星般大小的行星遮住了这个光线。图源：NASA
如果它是一颗行星，那么它长什么样子呢？
基于他们的观察，这支队伍认为这个行星可能与土星的大小相似。它可能处于一个为日地距离数十倍的双星系统的轨道半径中运动。他们认为这颗河外行星的一次公转周期是地球上的70年。这个X射线源可能由于数量无限大的辐射形成了这颗行星，可能上面缺乏我们所知的生物。
因为这颗行星有着接近70年的轨道周期，科学家们可能在不久就不能在任何时候重复观察了。没有多次的观察结果，这颗河外行星现在就只能是一颗行星候选者罢了。就像德 斯蒂芬说他们无法确保的那样：
我们只能肯定的说它不适合我们其他的解释。
如果它确实是一颗河外行星，那么它将不仅是这类星球的第一颗，而且还将会是已知的环绕在X射线双星系统的第一颗行星。而且还有更多的有待发现。德 斯蒂芬说：
现在我们有了可能在其他星系寻找可能存在的行星候选者的新方法，我们的希望是通过观察这些来源于接收器的可获得的X射线数据，我们会发现更多这样子的行星。在未来可能我们就能确定它们的存在了。
图 4黑色的物体遮住了巨型白星旁边的小小的，正在成长的物体。在星系M51里的双星旁边发现的河外行星的想象图。一颗行星可能从一个围绕着中子星或者黑洞的X射线源前面经过，遮住了射线源的光线。图源：ESA/NASA/CXC/M.Weiss.
要旨：科学家们相信他们已经通过分析来自于著名的涡状星系中，就像环绕着一颗普通的恒星的中子星或者黑洞那样的双星系统的X射线发现了第一颗河外行星。
BY: Kelly Kizer Whitt
FY:志留纪
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