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一个怪异的X射线信号显示，有一个土星大小的行星可能是2800万光年外的涡状星系里迄今已知的第一颗行星。
撰文：MICHAEL GRESHKO
大约2800万年前，在遥远的涡状星系（Whirlpool Galaxy）里，一颗蓝巨星正在经历着一段痛苦的日子。
这颗年轻而巨大的恒星被一个贪婪的同伴拉入了一场引力之舞，而这个同伴可能是一个黑洞或一颗致密的中子星，其引力非常强，像是吸血鬼一样在吸食着这颗恒星的外表。当恒星的等离子体被剥离时，它们发出的X射线比我们的太阳明亮上百万倍。
然后，某个天体从遥远的X射线源和我们的太阳系之间经过，挡住了我们的视野长达几个小时。由于这颗蓝巨星距离我们太过于遥远，光线经过了漫长的旅程，直到2012年，绕地球运行的X射线望远镜才捕捉到这次光线变弱的信号。如今，一组科学家正在论证，阻挡X射线的神秘天体可能是一颗行星，是我们迄今为止发现的最遥远、最极端的行星。
根据近日发表在《自然·天文学》上的论文，天文学家Rosanne Di Stefano率领的研究人员认为，在涡状星系中发出X射线的源头、双星系统M51-ULS-1里，可能有一颗土星大小的行星，它正以天王星绕行太阳的距离绕着双星公转。
如果这颗行星确实存在，M51-ULS-1可能是科学家首次在另一个星系发现拥有“系外行星（即在我们的母星系银河系之外发现的行星）”的恒星系。
Rosanne Di Stefano供职于哈佛-史密森尼天文学中心，他说：“这颗候选者，我们应该暂且把它称作候选者，竟然位于另一个星系，这点让我惊呆了！我对这一点感到非常激动，从某种意义上讲，我几乎被它折服。”
M51-ULS-1系统内的这颗疑似行星仍然只是“候选者”，因为目前尚未确认，还需要天文学家观察X射线的多次周期性变暗，即行星绕光源公转的明确迹象。然而，该天体公转一圈预计需要几十年，意味着我们想再观测到多次变暗可能需要几百年时间。
“这就好比是看棒球比赛刚开了球……虽然知道了一点儿，但还不知道结果。”麻省理工学院的系外行星研究者Chris Burke说道（他并未参与本研究）。
不过，发现这一信号的技术却为寻找遥远星系内的行星提供了一个新的方法。该研究还推断行星可以在比之前预想的更为极端的恒星系中存活。Chris Burke说：“这可能为理解行星形成开启了新的参数空间。”
银河系外的星球
天文学家发现银河系内外行星的主要方式包括观测行星公转的恒星，但这些技术在寻找其他星系内的行星时却不怎么凑效。Rosanne Di Stefano说：“如果某个天体远一千倍，我们所得到的光子数量就少一百万倍。这是一个大难题。”
迄今为止，寻找银河系外的行星的天文学家所依赖的都是引力透镜效应，即恒星等大天体使时空弯曲得足够大，从而使入射的光线发生弯曲。如果某颗恒星恰好从地球和更远的一个光源之间经过，在我们看来，这颗恒星就会暂时放大遥远的光源，所形成的一束光线被称作微透镜事件。
如果某颗恒星周围有行星绕行，这些行星就会影响这颗恒星的引力透镜的形状，正如在摄像头上多加一小块玻璃就会使图像发生微妙变化一样。天文学家可以在微透镜事件中检测到这类变化，利用其来推断产生恒星周围是否存在行星。
截至目前，科学家用这种方式已经在银河系内发现了118颗行星，还在我们的星系之外发现了一颗候选者。2004年，观测仙女座星系的研究人员宣布，他们发现了一场异常的引力透镜信号，2009年的后续研究表明，这可能来自有一颗行星绕行的一颗恒星。
然而，这一方式对恒星和绕行的行星的细节却披露极少，距离远的情况下尤其如此。仙女座星系的那个信号在望远镜的相机传感器上仅仅是一个像素大小。
2018年，Rosanne Di Stefano与当时的哈佛大学的博士后Nia Imara（现供职于加州大学圣克鲁兹分校）提出了另外一种搜寻银河系外行星的方法：在称为X射线双星的恒星系统中寻找。
当两颗距离很近的恒星绕着彼此运行时，就会形成X射线双星系统。之后，其中一颗恒星死亡并坍缩成黑洞或密度极高的中子星。坍缩的天体的巨大引力会将伴星的物质猛烈撕裂，以至于整个双星系统发射出X射线。
如果某颗行星能在这种混乱的环境下幸存，它的公转轨道可能会恰好经过地球与X射线源之间，昭示其存在。
极端环境中的星球
2018年夏天，Rosanne Di Stefano、Nia Imara和其他同事决定在美国宇航局钱德拉X射线天文台、欧洲航天局的XMM-Newton望远镜所搜集的数据中搜寻X射线双星系统的信号波动。不久，他们便发现了来自M51-ULS-1的候选信号。
之后，他们仔细核对，看看是否有行星之外的其他天体能解释M51-ULS-1变暗，因为X射线双星本身的亮度就会变化。截至目前，他们尚未找到其他解释。
2012年的那个信号中，所有能量源的X射线都几乎降低到0，强烈暗示有一个固体的、不透明的天体在视野中挡住了它们。假如这个模糊的天体是一团尘埃云，研究人员认为起码会有一部分X射线透过。
假如这个天体是一颗恒星，它就会像一个引力透镜，显然会让双星变得更加明亮，而非如观测到的那样更加昏暗。极有可能的是，M51-ULS-1系统过于年轻，不可能拥有既能解释观测结果，又大小恰好的褐矮星（质量介于气态巨行星和恒星之间的天体）。
如果M51-ULS-1系统中真的存在一颗行星，那么，它可能成功在一个非常暴力、非常年轻的系统中存活了下来。“在这个疯狂的系统内形成一颗行星太难了，因为里面的活动太过频繁。”Chris Burke说道。
围绕X射线双星系统开展更多探测，或将有助于揭示恒星系生成行星有多么容易。举例来说，Rosanne Di Stefano就非常激动于其他研究人员能用她团队的方法去检索更多X射线档案数据，其中包括银河系内X射线双星的数据。
她说：“这开启了一个非常广阔的领域。我希望人们能因它而腾飞。”
（译者：Mike Gao）
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