罕见塔图因类行星图像：揭秘与双星系统最接近的美丽

在一项适合拍成电影的发现中，西北大学的天文学家直接拍摄到了一个类似塔图因的系外行星，它围绕着两颗太阳公转。虽然获得一张超出我们太阳系的行星图像已经很罕见，但找到一个围绕两颗太阳公转的行星更是凤毛麟角。但这个新世界更为独特。它比任何其他直接成像的双星系统中的行星更紧密地环绕着它的双星。事实上，它距离其双星的距离是其他已发现系外行星的六倍。

这一发现让我们前所未有地观察到行星是如何在多颗恒星周围运动和形成的。它还提供了一个罕见的机会，让我们看到恒星和行星如何共同公转，这使得天体物理学家能够在复杂系统中验证行星形成的理论。

该研究发表在 天体物理学期刊快报 上。此外，来自埃克塞特大学的欧洲天文学家也 在《天文学与天体物理学》期刊上发表了相同的发现。

西北大学的研究高级作者杰森·王说：“在我们已知的6000个系外行星中，只有极少数围绕双星运行。”

他补充道：“在这些行星中，我们只有少数的直接图像，这意味着我们可以同时获得双星和行星本身的图像。与此同时成像双星和行星非常有趣，因为这是唯一一种我们可以同时追踪双星和行星在天空中轨道的行星系统。我们期待在未来继续观察它们的运动，看看这三个天体在天空中如何移动。”

王是系外行星成像的专家，现任西北大学温伯格艺术与科学学院的物理与天文学助理教授。他还是天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。纳塔莉·琼斯是温伯格的CIERA顾问委员会研究生奖学金获得者，也是王研究小组的成员，她是这项研究的主要作者。

历经多年的发现

西北大学的团队在多年积累的数据中发现了一颗新的系外行星。当王博士还是博士生时，他参与了双子星行星成像仪（GPI）的委托工作，这是一种专门设计的仪器，旨在通过遮挡其恒星的强烈光芒来捕捉遥远世界的图像。

GPI最初是在智利的双子南天文台进行操作的，通过自适应光学和冠状仪来清晰地捕捉围绕明亮恒星运行的微弱行星的图像。

“我们进行了这项大规模的调查，我去过智利好几次，”王说。

“在这台仪器的使用期间，我们观察了超过500颗恒星，却只发现了一颗新行星。看到更多的行星当然很好，但这确实告诉我们系外行星是多么稀有。”

近十年后，王请琼斯重新查看这些数据。科学家和工程师们正在对GPI进行升级改造。明年，它将迁移到夏威夷，安装在位于毛纳基山顶的双子北天文台。随着GPI在智利完成了它的第一阶段，王决定是时候结束他最初的搜索了。

“我没想到我们会发现任何新行星，”王说，“但我觉得我们还是应该尽职尽责，仔细检查一下。”

追踪可疑物体

琼斯分析了2016年至2019年间获取的GPI数据，并将其与W.M.凯克天文台的数据进行了交叉参考，使用了西北大学的机构访问权限。然后，在这个夏天，她注意到了一些可疑的现象。一个微弱的物体似乎一直在跟随一颗星星的运动。

“星星在银河系中并不是静止的，它们在移动，”王说。

“我们寻找物体，然后稍后再回访它们，看看它们是否移动到了其他地方。如果一个行星与一颗星星绑定，那么它将与星星一起移动。有时，当我们重新访问一个‘行星’时，我们发现它并没有与其星星一起移动。然后，我们知道它只是经过的一颗星星。如果它们一起移动，那么这就是一个环绕行星的迹象。”

“我们还观察物体发出的光，”琼斯补充道。“我们知道星星发出的光与行星发出的光有什么不同。我们进行了比较，发现它的光更符合我们对行星的预期。”

令团队惊讶的是，琼斯确认这个可疑物体是一颗行星，GPI在2016年捕捉到了它，但在早期分析中未被注意到。同样在这个夏天，由埃克塞特大学天文学家领导的一个欧洲团队在对数据的重新分析中独立发现了同一颗行星，证实了琼斯的发现。

在恐龙走过地球后诞生

确认的行星非常巨大——是木星的六倍。虽然它比我们太阳系中的任何行星都要热，但与其他直接成像的系外行星相比，它却相对较凉。它位于距离地球约446光年的地方，王形容它为“不在我们本地的太阳系邻域，而更像是隔壁的城镇。”

这个新发现的系外行星约在1300万年前形成，仍然相当年轻。

王说：“这听起来像是很久以前，但这距离恐龙灭绝已经过去了5000万年。” “在宇宙的时间尺度上，这算是相对年轻，因此它仍然保留着形成时的一些热量。”

团队对这颗系外行星围绕其宿主星的轨道距离感到惊讶。这些恒星彼此紧密旋转——完成一次公转仅需18个地球日。然而，这颗行星围绕这对恒星公转需要300年。这比冥王星绕太阳公转的时间还要长。

王说：“你可以想象这是一个非常紧密的双星系统，恒星之间快速旋转。” “然后有一颗非常缓慢的行星，从远处围绕它们公转。”

接下来会发生什么

相对而言，这颗行星距离其恒星比其他直接成像的系外行星要近，这些行星都是与双星系统相连的。尽管西北大学的团队不知道这个系统是如何形成的，但他们推测双星首先形成。然后行星在它们周围形成。

王说：“具体是如何运作的仍然不确定。” “因为我们只检测到几十颗这样的行星，我们还没有足够的数据来拼凑出完整的图景。”

团队计划继续研究该系统，以便了解它是如何形成的以及它是如何运作的。琼斯目前正在撰写申请以获取更多数据。

琼斯说：“我正在申请更多的望远镜观测时间，这样我们可以继续观察这个行星。我们想要追踪这个行星并监测它的轨道，以及双星的轨道，这样我们能更好地了解双星与行星之间的相互作用。”

这一发现表明意外可能隐藏在显而易见的地方，强调了档案望远镜数据的持续科学价值。琼斯还继续重新分析多年前的数据，看看之前的天文学家是否漏掉了什么。

她说：“有几个可疑的物体，但它们究竟是什么，还需要进一步观察。”

更多信息： HD 143811 AB b：一个直接成像的行星，绕着Sco-Cen中的光谱双星运行，天体物理学杂志快报（2025）。

V. Squicciarini等，GPI+SPHERE探测到一个6.1 MJup的环绕双星的行星，围绕HD 143811，天文学与天体物理学（2025）。 DOI: 10.1051/0004-6361/202557104