“太阳系外的月亮”诞生在这个“圆盘”里

生活在这个时代，我们很幸运。因为我们经常可以和全世界的天文学家一起见证宇宙深处各种前所未有的天文奇观，比如我们第一次清楚地看到能够孕育系外卫星的行星盘是在——7年7月22日，据外媒报道，天文学家在一颗名叫PDS 70c的遥远行星周围发现了一个行星盘，而这颗年轻的系外行星可能正在形成它的卫星。相关结果发表于《天体物理学杂志通讯》。

外星卫星可能很常见

400多年前，意大利宇宙哲学理论家布鲁诺提出，恒星离太阳更远；它们周围也有自己的行星，这些行星也可能孕育生命。100多年前，天文学家通过观察太阳和恒星之间的距离和光谱，证实了太阳是一颗恒星。

1995年，随着第一颗类日恒星周围发现了行星Pegasus 51b，布鲁诺关于系外行星的猜想也得到了证实。目前已知的系外行星有4000多颗。据估计，银河系中的系外行星可能和恒星一样普遍。

第一颗系外行星发现后，人们自然有了新的疑问：系外卫星存在吗？所谓的系外卫星是一颗围绕太阳系系外行星运行的卫星。事实上，卫星在太阳系中很常见。太阳系八大行星中，除了水星和金星，其他六颗都有卫星，总共有200多颗。通过与太阳系的类比，我们有理由推测系外行星应该存在，并且可能和系外行星一样普遍。然而，科学地证明这个猜想并不容易，主要是因为天文观测的局限性。银河系中至少有数千亿颗系外行星，但到目前为止我们只发现了其中的一亿颗。可以看出，发现系外卫星并不是一件容易的事情。

探测系外行星的方法与探测系外行星的方法相似。目前，科学家们使用间接探测方法，如重力微透镜、凌星计时和凌星方法来寻找不到20颗外卫星的候选。这些只是被怀疑的系外卫星，尚未得到证实。我们也可以使用直接成像来探测系外卫星。然而，由于系外卫星太小，不发光，所以它的宿主行星和宿主恒星之间的光度差异巨大。因此，这种方法目前很难实现。未来有可能使用今年发射的韦伯太空望远镜。

在系外见证“月亮”的诞生

虽然目前我们很难观测到已形成的系外卫星，但我们可以通过最先进的毫米波望远镜观测到系外卫星的形成环境。最近，一组国际天文学家利用智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列望远镜(ALMA)首次清晰观测到了一个可以孕育系外卫星的行星盘(由行星周围的气体和尘埃组成的盘)。事实上，两年前，另一组国际天文学家利用ALMA发现了这个“可疑”的行星盘，但当时的观测精度较低，无法将这个行星盘与周围环境清晰区分。无法确认其存在；这种观测的精度可以清楚地将行星盘与周围环境分开，并限制其大小：行星盘的半径约为1au(太阳与地球的平均距离)，其质量足以形成三颗月球大小的卫星。

这颗行星位于年轻的气体巨行星PDS 70c周围。PDS 70c的主星PDS 70位于人马座，距离太阳约367光年。PDS 70的质量约为太阳的80%，年龄只有540万年左右，几乎是太阳的千分之一。在PDS 70周围有一个半径为100au的气体尘埃盘。天文学家分别在2018年和2019年在PDS 70周围发现了两颗正在形成的行星(原行星):PDS 70b和PDS 70c。PDS 70b距离PDS 70约22au，和天王星到太阳的距离差不多。PDS 70c距离PDS 70约34au，和海王星到太阳的距离差不多。这两颗原行星的质量大约是木星的1-10倍。目前，周围的物质仍在非常缓慢地增生。

目前已知的正在形成的系外行星只有PDS 70b和PDS 70c(其他已知的系外行星有4000多颗是成年行星)。因此，这些观测不仅可以使我们研究卫星的形成，还可以检验行星形成的理论。恒星是在巨大的气体和尘埃云中形成的。尘埃云最初的轻微旋转会在收缩形成原恒星的过程中被放大。当恒星形成时，多余的物质会在恒星周围形成一个圆盘。行星形成于恒星的外围。原行星通过其周围圆盘中的物质吸积而成长，并通过重力逐渐清理其轨道中的气体尘埃。在这个过程中，如果一颗行星离它的主星足够远，它周围的气体尘埃受恒星的影响就比较小，有可能在它周围聚集足够多的物质形成行星盘。同时，这颗行星外围圆盘中的气体和尘埃可能会通过频繁的碰撞逐渐积累，形成卫星。然而，天文学家还没有完全了解行星和卫星形成的具体细节。进一步研究这些细节是天文学进步的动力。

未来，随着6.5米韦伯太空望远镜(JWST)和欧洲39米极限望远镜(ELT)等新一代巨型地面望远镜的相继投入使用，我们或许有机会探测到系外生命存在的生物学证据，从而验证400多年前布鲁诺关于系外生命的猜想。