时空扭曲可助力发现遥远恒星旁系外行星
艺术家对Gaia23brab的构想图，这是一颗距离地球40000光年的超级木星系外行星。天文学家借助宇宙结构的弯曲发现了它。了解弯曲的时空如何揭示下方的新世界。图片来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心新墨西哥大学。
Gaia23brab是一颗超级木星系外行星，围绕一颗橙矮星运行。它的轨道比目前已发现的大多数系外行星离其恒星更远。美国国家航空航天局（NASA）的TESS太空望远镜发现了它，因为这颗行星的引力弯曲并放大了更遥远背景恒星的光。Gaia23brab是迄今为止通过微引力透镜法发现的仅约5％的系外行星之一。但天文学家预计会发现更多。
弯曲的时空揭示了一颗系外行星
天文学家发现大多数系外行星是当它们从其恒星前方经过时。有时他们会在看到恒星因行星引力而轻微晃动时发现一颗系外行星。但新墨西哥大学的研究人员最近通过另一种方式发现了一颗新的系外行星：通过它对时空的扭曲。
从我们的视角看，当一颗恒星从另一颗恒星前方经过时，它的引力会放大并增强较远恒星的光线。这被称为引力微透镜效应，这种现象并不罕见。但当已退役的盖亚空间望远镜记录到一次这样的事件时，情况有所不同。恒星亮度的变化并不平滑，这表明有一个较小的天体在绕着较近的恒星运行。
研究人员随后发现，美国国家航空航天局（NASA）的凌日系外行星勘测卫星（TESS）也记录下了这一事件。TESS更深入的数据证实，这种光信号是由一颗围绕该恒星运行的行星引起的。这颗行星——一颗被称为Gaia23brab的超级木星，距离地球4万光年——其引力足以扭曲宇宙结构，从而明显放大了一颗遥远恒星的光线。
研究人员表示，这是TESS首次利用引力微透镜技术发现新的系外行星。
新墨西哥大学的合著者戴安娜德拉戈米尔表示：
TESS发射时，没人想到它竟能发现这类行星。
研究人员近日在《天体物理学杂志通讯》上发表了这项新发现经过同行评审的详细内容。
微引力透镜揭示了一个遥远的世界
天文学家发现大多数系外行星是通过它们从恒星前方经过（凌日法）或其引力对恒星产生牵引（径向速度法）的方式。TESS发现的行星中约有四分之三是通过凌日法找到的。但Gaia23brab的发现方式不同。天文学家是在一次引力微透镜事件中探测到它的。
当盖亚（Gaia）和苔丝（TESS）观测该恒星系统时，恒星与行星的组合放大了一颗背景恒星。前景恒星及其行星的质量弯曲了时空，起到了透镜的作用，在两个系统在天空中短暂对齐时放大了背景恒星的光线。
新墨西哥大学的第一作者马洛里哈里斯也指出：
Gaia的观测数据过于稀疏，无法探测到这颗行星。TESS恰好在此期间监测了天空的同一区域，其更密集的时间覆盖显示出光变曲线中由行星引起的额外特征。
为什么是微引力透镜？
天文学家在这个案例中使用了微引力透镜法，因为这种方法对像Gaia23brab这样绕恒星轨道较远的行星特别有效。
目前已发现的大多数系外行星都离它们的恒星很近，因为这样更容易探测到它们。迄今为止，微引力透镜法发现的已知系外行星还不到5％。但这些发现很重要，因为它们揭示了离恒星更远的行星，其中包括更像木星、土星、天王星和海王星的行星。
微引力透镜法也是目前唯一能常规发现与地球质量相当且位于其恒星宜居距离处行星的方法。
正如哈里斯所解释的：
微引力透镜的主要优势在于它所能探测到的行星类型。那些轨道非常接近其宿主恒星的行星会与恒星的质量有效融合，不会产生明显的微引力透镜信号。利用微引力透镜，我们可以发现轨道距离更远的较小行星，包括位于其恒星宜居带甚至更远区域的行星。
展示引力微透镜现象的图片。当一颗恒星看似从另一颗恒星前方近距离经过时，背景恒星的光线会因前景恒星周围扭曲的时空而发生弯曲。这颗前景恒星就像一个虚拟放大镜，增强背景源恒星的亮度。如果较近的恒星拥有行星系统，那么这些行星也可以充当透镜。图片由美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心CI实验室新墨西哥大学提供。
微引力透镜并非我们所需的唯一工具
德拉戈米尔补充道：
凌日和微引力透镜法非常互补，因为它们各自能发现对方可能无法探测到的一类行星。而且它们提供不同的细节。凌日法能告诉我们行星的大小，结合其他方法，我们可以确定其质量和密度。微引力透镜法能为我们提供那些原本永远无法看到的行星的质量和轨道距离。
充分利用短暂的机会
盖亚和苔丝很幸运地在当时探测到了这颗系外行星。微引力透镜事件只会发生一次，之后就消失了，不会重复。哈里斯说：
我常开玩笑说，我们很可能会通过微引力透镜找到第一个类地行星，然后在它经过时向它挥手，因为我们再也不会看到它了。
因此，通过微引力透镜法寻找行星相对来说是一种罕见的现象。但科学家们认为他们会发现更多。德拉戈米尔表示：
这一发现表明，TESS的数据中可能还藏着其他微引力透镜行星，而我们之前从未想过要去寻找它们。
哈里斯补充道：
TESS长期以来观测天空，并反复监测银河系平面沿线的区域，该系统就位于此区域。尽管覆盖范围广泛，Gaia23brab仍是利用TESS数据发现的首个明确的微引力透镜行星。
新墨西哥大学的马洛里哈里斯领导了这项关于通过引力微透镜发现的新系外行星的研究。图片由新墨西哥大学提供。
太空望远镜团队的努力
Gaia23brab也是利用天基数据（盖亚和苔丝）发现的少数微引力透镜系外行星之一。盖亚和苔丝的观测方式不同：盖亚的观测是长期的，而苔丝则在近60天内每200秒观测一次。苔丝的这些更快的观测让天文学家能够检测到微引力透镜光曲线中可能被忽略的细微特征。
哈里斯说：
微引力透镜是唯一能够在类地轨道距离上探测类地质量行星的方法，因此证明这些技术在真实数据集中有效对于未来寻找潜在宜居世界特别有价值。
即将发射的南希格蕾丝罗曼太空望远镜将能够搜寻更多这类微引力透镜行星。它计划于近期发射。正如哈里斯所指出的：
Gaia23brab也是仅有的少数利用天基数据发现的微引力透镜行星之一，这使其成为即将发射的南希格蕾丝罗曼太空望远镜的重要案例研究。
罗曼望远镜预计将发现多达1000颗微引力透镜行星和10万颗凌日行星。它目前计划最早于2026年发射。
南希格蕾丝罗曼太空望远镜的艺术家插图，该望远镜计划发射。罗曼望远镜预计将发现多达1000颗微引力透镜行星和100000颗凌日行星。图片由美国国家航空航天局提供。
总而言之：盖亚和苔丝太空望远镜通过研究弯曲的时空，发现了一颗类似木星的行星——Gaia23brab。
TESS的首个束缚微引力透镜行星——揭示一颗朝向银道面的行星伴星的双微引力透镜事件
经由新墨西哥大学
BY: Paul Scott Anderson
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://earthsky.org/space/warped-spacetime-reveals-exoplanet-gaia23bra-b-gravitational-microlensing-tess/
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