11年“宇宙捉迷藏”迎来意外发现，天文学家捕获到直接成像的最暗淡系外行星Beta Pictoris d

周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏

周三 · 视频天象|周四 · 观测指南

周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 太空探索

文章来源：Space.com

作者：Robert Lea

翻译：陈浩

校对：尹天任、王茸

审阅：缪征一

美编：李鸣晨

后台：李子琦

对系外行星Beta Pictoris d最近十年观测到的一系列图像。（图片来源：ESO/B. Sutlieff、M. Bonse 等）

虽然耗时十余年，但天文学家终于在这场与藏身于Beta Pictoris恒星周围的行星之间旷日持久的“宇宙捉迷藏”游戏中胜出。这颗新的系外行星被命名为Beta Pictoris d，它距离地球63光年，还有两颗“兄弟行星”（命名为Beta Pictoris b和c），这两颗行星此前已经被发现。

这颗新发现的系外行星比其“兄弟”Beta Pictoris b要暗淡100倍，后者是该恒星系统中首颗被发现的行星（2008年），这使得Beta Pictoris d成为迄今为止从地球上观测到的最暗淡的系外行星。

与此前发现的“兄弟”一样，Beta Pictoris d也是一颗气态巨行星。然而，与Beta Pictoris b和c不同的是，它距离母星更远，因此温度也比其“兄弟”要低得多。这颗新发现的行星也比此前在Beta Pictoris恒星周围观测到的其它行星更小，Beta Pictoris b和c的质量均为木星的8.7倍，而Beta Pictoris d的质量仅为我们太阳系中这颗最大巨行星的2.4倍。这使其成为迄今为止由地面望远镜直接成像观测到的质量最轻的系外行星之一。

“看起来，这颗d号行星十多年来一直在跟我们玩捉迷藏，直到现在我们才终于能喊出‘啊哈，找到你了！’，” 研究团队成员，来自英国牛津大学的天文学家杰恩·伯克比在一份声明中说道。

Beta Pictoris d的发现有助于解开关于该行星系统中尘埃和碎片盘成因的谜团——据理论推测，该碎片盘可能由某一行星形成后的残留物构成。正是由这颗新行星的发现，而且其质量和位置恰好符合预测，才能够解释该碎片盘的奇特形状及其位置。

长达11年的“宇宙捉迷藏”游戏

这一发现背后的研究团队最初并不是在寻找Beta Pictoris恒星周围的第三颗行星。相反，他们只是想进一步了解该行星系统的第一颗行星。

“这次发现相当偶然，”该团队联合负责人，来自爱丁堡大学的天文学家本·萨特利夫表示，“我们最初只想进一步观察这个恒星系统中一颗已知行星——Beta Pictoris b，想要了解它随时间的变化情况。”

可是他们发现了在这颗恒星周围存在另一颗行星的明显迹象，然后研究团队翻查了过往11年中的存档数据，发现这个第三颗行星就隐匿在多张图像中。

在Beta Pictoris恒星周围发现的第三颗行星，Beta Pictoris d，在图中由箭头所指标注。（图片来源：ESO/B. Sutlieff、M. Bonse 等）

要了解直接成像一颗太阳系外行星的过程是十分令人惊叹的。你不妨想想：在NASA系外行星目录中的6000多颗行星中，通过直接成像发现的不足100颗。这种观测之所以非常困难，是因为需要从母星的耀眼光芒中分辨出行星的热辐射。

对于Beta Pictoris d这样暗弱的系外行星直接成像，标志着该技术取得了重大突破。

“这颗新发现的行星要比同一系统中那颗著名的Beta Pictoris b行星暗淡100倍，使其成为迄今为止从地球上直接成像的最暗淡的系外行星，” 研究团队的联合负责人，来自欧洲南方天文台研究员马库斯·邦斯表示。

描绘Beta Pictoris恒星系统中三颗行星的艺术插图（图片来源：罗伯特·李，使用Canva制作）

发现Beta Pictoris d的意义在于，Beta Pictoris由此成为第二个拥有两颗以上直接成像行星的恒星系统。第一个是HR 8799，距离地球约133光年。

“拥有多颗可直接成像系外行星的系统是该探索领域的‘圣杯’，这是因为我们借此就能了解到在相同的形成环境中，不同的系外行星之间具有怎样的特征，” 萨特利夫说道。

因此，通过直接成像发现的Beta Pictoris d这一成果，应该能推动对可能还存在暗弱行星的系外行星系统进行更多的直接成像观测。这项研究计划有望由目前正在智利北部阿塔卡马沙漠建造的极大望远镜（ELT）接手进行。

“行星似乎都有兄弟伙伴，”来自英国爱丁堡大学的研究团队成员贝丝·比勒表示，“在许多著名的、通过直接成像观测到的系外行星系统中，同一个系统内似乎都存在多颗巨行星，而且这些系统中很可能还隐藏着更多质量较小的行星，这些行星或许能通过极大望远镜（ELT）上的仪器被揭示出来。”

该团队的研究成果于周三（7月15日）发表在《天体物理学杂志通讯》上。

责任编辑：杨宜修

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

一幅围绕年轻恒星Beta Pictoris运行的尘埃、碎片盘和行星残留物的艺术概念图。（图片来源：ESO/L. Calçada）

谢谢阅读