凌日法失效！科学家巧用拱线进动，揪出 27 颗隐藏系外行星

由美国太空总署主导的系外行星搜寻任务TESS至今已确认了885颗系外行星，并辨识出超过7,900颗系外行星候选者。不过对于TESS来说，辨识双星系统中是否存在行星仍是极具挑战。为此，一组天文研究团队开发出了新的调查方法，并辨识出27个可能存在行星的双星系统。相关研究成果于5月4日发表在《皇家天文学会月刊》上。

在这张艺术家描绘的双星系统中行星概念图中，一颗气态巨行星位于前景右侧，并被两颗恒星照亮。美国太空总署的凌日系外行星巡天卫星（TESS）通过观测行星凌日时恒星亮度的降低，发现了两个双星系统中的行星。天文学家现在展示了一种新的行星探测方法，即通过观测恒星相互掩食的时间。（Source：NASA，下同）

TESS是通过侦测行星通过母恒星与望远镜之间，导致母恒星亮度出现轻微且规律性的下降，来辨识可能存在的系外行星，也就是所谓的“凌日法”。此外，TESS同时也收集到了大量食双星──两颗恒星互相遮掩导致亮度变化的双星系统──的亮度变化资料。通过密集且精确测量多次凌日发生的时间，目前科学家已从TESS的资料中辨识出2个位于双星系统的系外行星。

然而，科学家从以前的克卜勒到现在TESS所辨识出双星中的行星，其轨道仍集中在双星的轨道平面附近。但另一些理论模型则认为在双星系统中行星形成过程较为混乱，年轻的行星可能会被推向更宽、倾斜度更大的轨道，大大降低凌日现象的发生机率。也就是说，单单依靠凌日法，可能会因此漏掉大量的双星系统中的行星。为此，由澳洲新南威尔斯大学博士候选人玛戈·桑顿（MargoThornton）所领导的研究，提出了一种新方法来侦测这些漏网之鱼：拱线进动。

拱线指的是天体椭圆轨道的近星点和远星点之间的连线，这条连线会受到潮汐、自转交互作用、广义相对论效应等等因素而沿着轨道平面旋转，产生拱线进动（apsidalprecession）。借由TESS长期且丰富的观测数据，研究团队可以从食双星系统理论上考量拱线进动影响而产生的变光周期，从中分析食双星系统实际变光周期是否存在广义相对论等因素以外的未知干扰因子，也就是可能存在的系外行星。新方法并不需要行星通过恒星盘面才能侦测，因此可以适用在各种轨道面角度的系外行星。

研究在分析了1,590个拥有至少两年TESS数据的双星系统后，发现27个可能存在行星的双星系统。这些新候选行星的存在及质量尚不确定，但研究团队估计，最小的行星质量可能只有地球的12倍，而最大的行星质量约为地球的3,200倍，大约是木星质量的10倍。要确认这些行星的存在，未来还需要进行地面观测，精确测量其母恒星的速度，从中找出任何行星对其产生的微弱引力作用。通过TESS庞大的资料库应用，或许未来人们有机会找出更多的系外行星。

图中说明如何通过观测恒星食来扩展TESS的功能，进而发现它原本无法探测到的新候选行星。