首颗“河外行星”？

M51“涡状星系（Whirpool Galaxy）”。NASA / ESA

距离地球2300万光年，位于大熊座的“涡状星系（Whirlpool Galaxy）”M51，可能会成为人类发现的首颗“河外行星”的所在地。

哈佛-史密森天体物理学研究中心的天体物理学家Rosanne Di Stefano等人最近在论文中称这颗可能存在的行星为M51-ULS-1b，比土星稍小，围绕一对双星运行，距离轨道中心大约10个天文单位（AU）。

虽然自1992年以来人们在银河系内发现了数千颗行星，且估计银河系内存在的行星总数超过400亿，但是要在银河系以外的星系中发现行星难度非常大。原因很简单，因为河外星系距离我们十分遥远，很难把其中的恒星区分开，更不要说在它们身旁寻找行星。

能够发现这颗可能存在的“河外行星”也有一点点运气的成分。它围绕运行的双星中有一颗是中子星，甚至有可能是黑洞，正在以惊人的速度吞噬大质量伴星的物质。坠向中子星或黑洞的星尘在此过程中释放出了大量能量，把这对双星变成了M51星系中最明亮的X射线源之一。其X射线的亮度相当于太阳所有波段电磁波产出的100万倍。

由于产生X射线的源头，也就是中子星或黑洞很小，因此假如有一颗大小如同土星的行星在距离它数十亿公里的地方，在我们的视线上掠过X射线源的表面，是完全可以把X射线源遮掩住的。而这个可能存在的遮掩过程，于2012年9月20日传到了地球，刚好被钱德拉X射线太空望远镜捕捉到。

整个过程持续了大约3小时，在此过程中X射线源逐渐变暗消失，随后又慢慢出现。但是在当时，研究人员未对这类短时变化进行搜索，因而没人注意到。

X射线源的这种变化可能有多种原因。一种原因是有一颗小型的类恒星天体，比如白矮星，挡住了它。但是研究人员认为不可能是白矮星，因为这对双星相对年轻，还不至于在近旁演化出白矮星这类需要较长演化时间的天体。

第二种可能是X射线源本身的自然变化。例如有物质在坠向中子星或黑洞的过程中遮掩了X射线源。但是研究人员认为，这类遮掩过程导致的X射线源亮度变化带有一种特殊的非对称性频率特征，而这种特征并没有出现在观测数据中。

研究人员认为这次事件带有典型的凌星特点，且在凌星过程中起到遮掩作用的天体和被遮掩的X射线源大小是相近的。引发此次事件的最有可能是一颗行星。

这是有史以来人类首次在银河系以外发现行星的踪迹。而Di Stefano等人认为，第二例很快就会出现，因为他们目前分析的数据只占钱德拉X射线观测数据库的一小部分。M51-ULS-1b是“河外行星”的首个候选者，但不会是最后一个。

参考来源
Astronomers find evidence of an extragalactic exoplanet
https://astronomy.com/news/2020/09/astronomers-find-evidence-of-an-extragalactic-exoplanet
M51-ULS-1b: The First Candidate for a Planet in an External Galaxy
https://arxiv.org/abs/2009.08987

编译：头条号 @星空天文