在距离地球635光年处发现类似木卫一的火山系外卫星迹象

这幅艺术家的概念图描绘了系外行星WASP-49 b（左）与其母恒星之间可能存在的一颗火山卫星。 新的证据表明，在WASP-49 b附近观测到的大量钠云既不是由这颗行星产生的，也不是由恒星产生的，这促使研究人员询问它的起源是否可能是一颗外行星。 图片来源：NASA/JPL-Caltech

美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL）的最新研究表明，有迹象表明在距离地球635光年的一颗系外行星上有一颗岩石和火山质地的卫星。 主要证据是一团钠云，它看起来与系外行星--一颗名为WASP-49 b的土星大小的气体巨行星--很接近，但又略微不同步。 同样，在我们的太阳系中，木星的火山卫星木卫一的气体排放也产生了类似的现象。

虽然目前还没有外行星被证实，但已经确定了几个候选行星。 这些行星伴星之所以没有被发现，很可能是因为它们太小太暗，目前的望远镜无法探测到。

太阳系外的卫星--太阳系外行星周围的卫星很可能因为太小而无法用现有技术直接观测到。 在这段视频中，我们将了解科学家是如何追踪 635 光年外的钠云的运动，并发现它可能是由潜在外卫星上的火山产生的。

WASP-49 b周围的钠云于2017年首次被探测到，引起了阿普尔瓦-奥扎（Apurva Oza）的注意，他曾是美国宇航局喷气推进实验室的博士后研究员，现在是管理喷气推进实验室的加州理工学院的一名参谋科学家。 奥扎花了数年时间研究如何通过火山活动探测外行星。 例如，木卫一是太阳系中火山最多的天体，它不断喷出二氧化硫、钠、钾和其他气体，在木星周围形成巨大的云团，其半径可达木星的1000倍。 天文学家在观测另一个恒星系统时，即使木卫二本身太小，也有可能探测到类似木卫二的气体云。

WASP-49 b及其恒星的主要成分都是氢和氦，还有微量的钠。 这两颗恒星所含的钠都不足以解释这团云雾，而这团云雾似乎来自一个每秒产生大约 22 万磅（10 万公斤）钠的源头。 即使恒星或行星能产生如此多的钠，目前还不清楚是什么机制能将其喷射到太空中。

美国国家航空航天局（NASA）领导的新研究表明，系外行星 WASP-49 b 周围出现的钠云可能是由一颗火山卫星产生的，这就是艺术家的概念图。 木星火热的卫星木卫一也会产生类似的云。 图片来源：NASA/JPL-Caltech

源头会是火山外小行星吗？ 奥扎和他的同事们开始尝试回答这个问题。 这项工作立即被证明具有挑战性，因为在如此遥远的距离上，恒星、行星和云层往往重叠在一起，占据着太空中同一个微小而遥远的点。 因此，研究小组必须长期观察这个系统。

他们在Astrophysical Journal Letters上发表的一项新研究中详细指出，他们发现了一些证据，表明该云是由围绕行星运行的一个独立天体产生的，不过还需要更多的研究来证实该云的行为。 例如，他们的两次观测表明，当云不在行星旁边时，它的体积会突然增大，就像在加油一样。

他们还观察到云的移动速度比行星快，这似乎是不可能的，除非它是由另一个独立于行星且移动速度比行星快的天体产生的。

奥扎说："我们认为这是一个非常关键的证据。云的运动方向与物理学告诉我们的相反，如果它是行星大气层的一部分，它就应该朝相反的方向运动。"

虽然这些观测结果让研究小组很感兴趣，但他们表示需要对该系统进行更长时间的观测，才能确定云的轨道和结构。

研究人员利用欧洲南方天文台位于智利的超大望远镜进行了部分调查。 奥扎的合著者、该天文台的研究员朱莉娅-塞德尔（Julia Seidel）确定，这团云位于行星大气层的高空，就像木卫二在木星周围产生的气体云一样。

他们还使用计算机模型来说明外行星的情况，并将其与数据进行比较。 系外行星WASP-49 b每2.8天围绕恒星运行一次，规律得像时钟一样，但云在恒星或行星背后出现和消失的时间似乎没有规律。 奥扎和研究小组利用他们的模型表明，围绕行星运行8小时的月球可以解释云的运动和活动，包括它有时似乎在行星前方移动的方式，而且似乎与行星的某个特定区域无关。

JPL的行星地质学家罗萨利-洛佩斯（Rosaly Lopes）说："证据非常令人信服，除了行星和恒星之外，还有其他东西在产生这团云。探测到外星云将是非常不寻常的，因为木卫一，我们知道火山外星云是可能的。"

在地球上，火山是由地核中行星形成时留下的热量驱动的。 木卫二的火山则是由木星引力驱动的，木星引力在木卫二靠近木星时会挤压月球，而当月球远离木星时，木星引力又会减弱。 这种挤压会加热小卫星的内部，导致一种叫做潮汐火山的过程。

如果 WASP-49 b 有一颗大小与地球类似的卫星，奥扎和研究小组估计，质量的快速流失加上行星引力的挤压，最终将导致它解体。

奥扎说："如果那里真的有一颗卫星，那么它将会有一个非常具有破坏性的结局。"

编译自/SciTechDaily