科学家们利用欧洲航天局的盖亚（Gaia）任务提供的数据取得了一个突破性的发现：一颗巨大的系外行星和一颗褐矮星。这是第一次仅仅通过盖亚探测行星在其宿主恒星上引起的微小引力"摆动"而发现一颗行星。 使这一发现更加引人入胜的是，这两个天体都围绕低质量恒星运行--这种排列方式被认为是极其罕见的。 这些意想不到的发现正在挑战我们对行星和褐矮星如何形成和演化的理解。
这是系外行星盖亚-4b和褐矮星盖亚-5b的图像，它们都是由欧空局的盖亚任务发现的。 这幅艺术家印象图展示了盖亚天体测量数据确定的部分轨道运动。 恒星和行星未按比例绘制。 资料来源：ESA/Gaia/DPAC/M. 马库森
2月4日发表的最新研究报告利用欧空局盖亚太空船的数据证实了两个神秘天体的存在。 第一个天体盖亚-4b是一颗巨大的"超级木星"系外行星，而第二个天体盖亚-5b则是一颗褐矮星。 令人惊讶的是，这两个巨型天体都围绕低质量恒星运行，这对目前的行星形成模型提出了挑战。
盖亚-4b是一颗行星，围绕着大约244光年外的盖亚-4号恒星运行。 盖亚-4b的质量大约是木星的12倍。 它的轨道周期为 570 天，是一颗相对寒冷的气体巨行星。 这幅艺术家印象图展示了盖亚天体测量数据确定的部分轨道运动。 恒星和行星未按比例绘制。 资料来源：ESA/Gaia/DPAC/M. 马库森
盖亚-4b环绕以前并不起眼的盖亚-4号恒星运行，它距离地球约244光年。 与此同时，盖亚-5b 环绕着盖亚-5，一颗距离地球大约 134 光年的恒星。 这些发现使它们在宇宙中离我们相对较近，就在我们的银河系附近。 它们出乎意料的性质提出了新的问题，即如此巨大的天体是如何在较小恒星周围形成的。 盖亚正在进行的任务将提供关键数据，帮助科学家更好地理解这些令人费解的系统。
"盖亚-4b的质量大约是木星的12倍。 它的轨道周期为570天，是一颗相对寒冷的气体巨行星，"新研究的第一作者、荷兰阿姆斯特丹大学的Guðmundur Stefánsson解释说。
Guðmundur补充说："盖亚-5b的质量约为21木星，是一颗褐矮星，质量比行星大，但重量太轻，无法维持恒星的核聚变。"
盖亚-5b是一颗褐矮星，围绕盖亚-5恒星运行，距离地球约134光年。 盖亚-5b的质量约为21颗木星，质量比行星大，但重量太轻，无法维持核聚变而成为恒星。 这幅艺术家印象图展示了盖亚天体测量数据确定的部分轨道运动。 恒星和行星未按比例绘制。 资料来源：ESA/Gaia/DPAC/M. 马库森
自2013年发射以来，欧空局的盖亚（Gaia）宇宙飞船一直在绘制银河系最大、最精确的三维地图。 它缓缓旋转，用两台光学望远镜扫描天空，以前所未有的精确度反复确定了20亿个天体的位置，直到2025年1月15日结束科学观测。 由于盖亚精确地跟踪了恒星的运动--一种被称为天体测量学的技术，预计它的数据中将发现成千上万个新天体。
天体测量法是通过精确测量恒星在天空中的位置来探测恒星运动的方法。 当恒星围绕行星系统的质心摆动时，通过测量恒星位置的微小变化，这种技术也可用于识别恒星周围的行星。 图片来源：欧空局
围绕恒星运行的行星会产生微小的引力"牵引"，使恒星围绕其质量中心"摆动"，在天空中做螺旋状运动。 利用天体测量法最容易发现的天体是质量巨大、围绕母恒星运行的遥远轨道。 在此之前，一些大质量褐矮星被其他望远镜证实存在，这些望远镜观察到它们在明亮恒星旁边发出微弱的光，而盖亚已经检测到了这些恒星的摆动。
这与转移法形成了鲜明对比，后者是在行星经过恒星前方时对其进行探测，最有可能发现轨道较近的行星。 虽然探测到摆动表明恒星可能有行星，但还有其他潜在原因（如双星系统），因此天体测量发现必须使用其他方法进行确认。
绘制低质量恒星的秘密地图
Guðmundur说："盖亚反复扫描这些恒星，随着时间的推移建立起越来越详细的图像。2022年，盖亚数据第3版列出了一份恒星清单，这些恒星似乎在被系外行星牵引着移动。 利用地面光谱数据和径向速度技术来研究这些恒星，我们确认了第一颗行星和第一颗褐矮星。"
结合天体测量和径向速度数据，天文学家可以找到所有轨道细节和轨道天体的质量，为创建三维可视化提供了一个独特的机会。
"银河系中大约75%的恒星都是低质量恒星，质量大约在太阳质量的10%到60-65%之间。 因为它们数量众多，所以也是我们最近的邻居恒星，"Guðmundur 解释说。"众所周知，低质量恒星周围的大质量行星相对罕见，但一旦出现，它们就会引起较大的摆动，从而产生更强的天体测量特征，更容易被探测到。"
之前的系外行星是由盖亚任务和希帕克斯任务共同发现的，而盖亚-4b的存在则是由盖亚数据单独揭示的。
当下一批盖亚数据于2026年发布时，它将包含5.5年的任务数据，这些数据可能会发现附近恒星周围的数百颗（如果不是数千颗的话）行星和褐矮星。 这将让我们对这些不同天体的形成过程有新的认识，盖亚正在为天体测量发现的新时代铺平道路，从而让我们对银河系中的各种行星系统有更深入的了解。
盖亚卫星在银河系前的艺术家视图。 图片来源：ESA/ATG medialab；背景：ESO/S： ESO/S. 布鲁尼耶
欧空局研究员马修-斯坦丁（Matthew Standing）是一位系外行星专家。他解释说："这次发现是盖亚未来系外行星发现中令人兴奋的冰山一角。 盖亚-4b的发现是利用盖亚天体测量法探测系外行星的一个重要突破，是对欧空局"契奥普斯"和即将到来的"柏拉图"任务所使用的其他系外行星探测方法的补充。"
欧空局盖亚项目科学家约翰内斯-萨赫曼（Johannes Sahlmann）说："盖亚以前就看到过已知系外行星的蛛丝马迹，但这次盖亚发现了一个全新的太阳系外世界。盖亚-4b的发现表明盖亚的详细测量是如何对既有的系外行星发现技术进行补充的，并为系外行星研究提供了新的机遇。 即将发布的盖亚第四次数据将成为行星猎手们的宝库"。
编译自/ScitechDaily
