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文章來源：Space.com
作者：Robert Lea
翻譯：陳浩
校對：尹天任、王茸
審閱：繆征一
美編：李鳴晨
后臺：李子琦
對系外行星Beta Pictoris d最近十年觀測到的一系列圖像。（圖片來源：ESO/B. Sutlieff、M. Bonse 等）
雖然耗時十余年，但天文學家終于在這場與藏身于Beta Pictoris恒星周圍的行星之間曠日持久的“宇宙捉迷藏”游戲中勝出。這顆新的系外行星被命名為Beta Pictoris d，它距離地球63光年，還有兩顆“兄弟行星”（命名為Beta Pictoris b和c），這兩顆行星此前已經被發現。
這顆新發現的系外行星比其“兄弟”Beta Pictoris b要暗淡100倍，后者是該恒星系統中首顆被發現的行星（2008年），這使得Beta Pictoris d成為迄今為止從地球上觀測到的最暗淡的系外行星。
與此前發現的“兄弟”一樣，Beta Pictoris d也是一顆氣態巨行星。然而，與Beta Pictoris b和c不同的是，它距離母星更遠，因此溫度也比其“兄弟”要低得多。這顆新發現的行星也比此前在Beta Pictoris恒星周圍觀測到的其它行星更小，Beta Pictoris b和c的質量均為木星的8.7倍，而Beta Pictoris d的質量僅為我們太陽系中這顆最大巨行星的2.4倍。這使其成為迄今為止由地面望遠鏡直接成像觀測到的質量最輕的系外行星之一。
“看起來，這顆d號行星十多年來一直在跟我們玩捉迷藏，直到現在我們才終于能喊出‘啊哈，找到你了！’，” 研究團隊成員，來自英國牛津大學的天文學家杰恩·伯克比在一份聲明中說道。
Beta Pictoris d的發現有助于解開關于該行星系統中塵埃和碎片盤成因的謎團——據理論推測，該碎片盤可能由某一行星形成后的殘留物構成。正是由這顆新行星的發現，而且其質量和位置恰好符合預測，才能夠解釋該碎片盤的奇特形狀及其位置。
長達11年的“宇宙捉迷藏”游戲
這一發現背后的研究團隊最初并不是在尋找Beta Pictoris恒星周圍的第三顆行星。相反，他們只是想進一步了解該行星系統的第一顆行星。
“這次發現相當偶然，”該團隊聯合負責人，來自愛丁堡大學的天文學家本·薩特利夫表示，“我們最初只想進一步觀察這個恒星系統中一顆已知行星——Beta Pictoris b，想要了解它隨時間的變化情況。”
可是他們發現了在這顆恒星周圍存在另一顆行星的明顯跡象，然后研究團隊翻查了過往11年中的存檔數據，發現這個第三顆行星就隱匿在多張圖像中。
在Beta Pictoris恒星周圍發現的第三顆行星，Beta Pictoris d，在圖中由箭頭所指標注。（圖片來源：ESO/B. Sutlieff、M. Bonse 等）
要了解直接成像一顆太陽系外行星的過程是十分令人驚嘆的。你不妨想想：在NASA系外行星目錄中的6000多顆行星中，通過直接成像發現的不足100顆。這種觀測之所以非常困難，是因為需要從母星的耀眼光芒中分辨出行星的熱輻射。
對于Beta Pictoris d這樣暗弱的系外行星直接成像，標志著該技術取得了重大突破。
“這顆新發現的行星要比同一系統中那顆著名的Beta Pictoris b行星暗淡100倍，使其成為迄今為止從地球上直接成像的最暗淡的系外行星，” 研究團隊的聯合負責人，來自歐洲南方天文臺研究員馬庫斯·邦斯表示。
描繪Beta Pictoris恒星系統中三顆行星的藝術插圖（圖片來源：羅伯特·李，使用Canva制作）
發現Beta Pictoris d的意義在于，Beta Pictoris由此成為第二個擁有兩顆以上直接成像行星的恒星系統。第一個是HR 8799，距離地球約133光年。
“擁有多顆可直接成像系外行星的系統是該探索領域的‘圣杯’，這是因為我們借此就能了解到在相同的形成環境中，不同的系外行星之間具有怎樣的特征，” 薩特利夫說道。
因此，通過直接成像發現的Beta Pictoris d這一成果，應該能推動對可能還存在暗弱行星的系外行星系統進行更多的直接成像觀測。這項研究計劃有望由目前正在智利北部阿塔卡馬沙漠建造的極大望遠鏡（ELT）接手進行。
“行星似乎都有兄弟伙伴，”來自英國愛丁堡大學的研究團隊成員貝絲·比勒表示，“在許多著名的、通過直接成像觀測到的系外行星系統中，同一個系統內似乎都存在多顆巨行星，而且這些系統中很可能還隱藏著更多質量較小的行星，這些行星或許能通過極大望遠鏡（ELT）上的儀器被揭示出來。”
該團隊的研究成果于周三（7月15日）發表在《天體物理學雜志通訊》上。
責任編輯：楊宜修
牧夫新媒體編輯部
『天文濕刻』 牧夫出品
微信公眾號：astronomycn
一幅圍繞年輕恒星Beta Pictoris運行的塵埃、碎片盤和行星殘留物的藝術概念圖。（圖片來源：ESO/L. Cal?ada）
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