天文学家发现类地系外行星在宇宙中普遍存在

该研究的合著者、俄亥俄州立大学天文学荣誉教授安德鲁·古尔德（Andrew Gould）表示，通过研究新发现行星宿主恒星产生的光线异常，并将其结果与KMTNet微引力透镜巡天的大样本数据相结合，研究团队发现超级地球与宿主恒星的距离可远至相当于太阳系中气态巨行星与太阳的距离。

"科学家们早已知道小型行星的数量多于大型行星，但这项研究揭示了在这个总体规律下存在着过剩与不足的区域，"他说，"这非常耐人寻味。"

虽然定位靠近恒星公转的行星相对容易，但轨道更宽的行星则难以探测。古尔德早期的基础理论研究推动了行星微引力透镜领域的发展，他指出研究人员进一步估算出：平均每三颗恒星周围，至少应存在一颗具有类木星轨道周期的超级地球，这表明这类巨大行星在宇宙中极为普遍。

本研究的发现基于微引力透镜效应——当质量存在使时空结构产生可探测程度的扭曲时，就会产生这种观测效应。当前景天体（如恒星或行星）经过观测者与背景恒星之间时，来自光源的光线会发生弯曲，导致观测目标亮度明显提升，这种增亮现象可持续数小时至数月不等。

天文学家可利用这些亮度波动（或称峰值）定位与地球环境迥异的外星世界。本案例中，研究人员运用微引力透镜信号定位了OGLE-2016-BLG-0007——这颗超级地球的质量比约为地球两倍，其运行轨道宽于土星轨道。

这些观测数据使团队将系外行星划分为两类：一类由超级地球和类海王星行星组成，另一类则包含木星或土星等气态巨行星。该发现为行星系统科学开启了新大门：更深入地理解系外行星分布规律，能揭示关于行星形成与演化过程的新见解。

这项由中国、韩国以及美国哈佛大学、史密森尼学会研究人员主导的研究，近期发表于《Science》期刊。

为阐释研究结果，研究人员还将发现成果与行星形成理论模拟的预测值进行了对比。结果表明，虽然系外行星可按质量和构成分组，但其形成机制可能存在差异。

"气态巨行星形成的主流理论是通过失控气体吸积，但也有学者提出吸积与引力不稳定性共同作用的观点，"古尔德表示，"我们的结论是当前尚无法区分这两种机制。"

该研究的另一位合著者、俄亥俄州立大学天文学教授理查德·波格（Richard Pogge）指出，要解决这个问题可能需要来自KMTNet等专业系统更大规模、更长期的观测数据，以及其他类似微引力透镜仪器的支持。

"捕捉微引力透镜恒星事件已属不易，发现携带行星的微引力透镜恒星更是难上加难，"他说，"我们需观测数亿颗恒星，才可能发现百例此类现象。"

这种天体排列极为罕见——在迄今发现的5,000多颗系外行星中，仅有237颗通过微引力透镜法得以确认。波格表示，如今借助部署在南非、智利和澳大利亚的三台强大定制望远镜，KMTNet系统使科学家能常态化扫描宇宙寻觅这些神奇现象。

值得注意的是，该系统的核心设备——韩国微引力透镜望远镜网络相机（KMTCam）正是由俄亥俄州立大学成像科学实验室的科学家设计建造。波格强调，随着技术持续发展，此类全球性的专项合作将把科学理论的构想转化为真实发现。

"我们如同古生物学家，不仅重构所处宇宙的历史，更在揭示支配其运行的规律，"他说，"将这两部分拼合成完整图景的过程令人无比满足。"

俄亥俄州立大学成像科学实验室团队成员还包括布鲁斯·阿特伍德（Bruce Atwood）、汤姆·奥布莱恩（Tom O'Brien）、马克·约翰逊（Mark Johnson）、马克·德温特（Mark Derwent）、克里斯·科拉罗萨（Chris Colarosa）、杰里·梅森（Jerry Mason）、丹尼尔·帕帕拉多（Daniel Pappalardo）和斯基普·沙勒（Skip Shaller）。本研究获得了美国国家科学基金会、清华大学、中国国家自然科学基金委员会、哈佛-史密森天体物理中心、中国载人航天工程办公室、波兰国家学术交流署及韩国国家研究基金会的支持。