木星质量的系外卫星候选体，绕转的不是行星而是一颗褐矮星

在南天星座天鸽座中，一颗褐矮星正以稳定的节奏来回摆动，最合理的解释是一个至少与木星一样重的天体在环绕它。如果这一信号成立，那么这颗伴星将是人类首次以可靠置信度探测到的太阳系外天然卫星——天文学家们追寻了数十年却始终未果的珍宝。

问题在于，它几乎没有任何一个方面像我们所知的卫星。它环绕的天体并非行星，而是一颗褐矮星——一种质量过大而不能算作行星、又过小而无法像太阳那样燃烧氢的“失败恒星”；而那颗褐矮星本身又环绕着一颗小型红矮星。领导这项发现的团队——由智利欧洲南方天文台博士生凯文·霍伊（Kevin Hoy）带队——将其称为“系外卫星”，并承认现有词汇已难以跟上需求。

“用‘行星’和‘卫星’这类基于太阳系的词汇来定义这个系统有些困难，”霍伊在欧洲南方天文台的公告中说，“这颗系外卫星的质量显然足以成为一颗行星，但它并不绕恒星运行，尽管它绕着一个绕恒星运行的天体运行。作为这个系统中的‘第三者’，我们很想称它为卫星，即使它与我们太阳系中那些小而岩石的卫星完全不同。”

主星CD-35 2722距离地球约73光年，质量约为太阳的一半。它的褐矮星伴星编号为CD-35 2722 B，质量约为木星的37倍。新报告的卫星最小质量约为0.9倍木星质量，每约170天绕褐矮星运行一圈。

摆动如何暴露了隐藏的卫星

没有人直接看到这颗卫星。团队观测的是它的引力。当伴星绕行时，它会将褐矮星略微拉向地球，然后又拉远，这些运动使褐矮星光谱中的谱线发生微小但可测量的移动。这就是径向速度法，与发现第一颗绕类日恒星运行的行星——飞马座51b——所用的技术相同。

测量数据来自CRIRES+，一台安装在智利阿塔卡马沙漠帕拉纳尔欧洲南方天文台甚大望远镜上的高分辨率红外摄谱仪。红外波段是正确选择：褐矮星温度低、亮度暗，大部分光以红外波长发出。而且由于CD-35 2722 B距离其恒星的距离是地球到太阳距离的约67倍，望远镜可以分离出褐矮星的光，而不会被恒星的强光淹没。

天文学家在两年多的时间里收集了26次径向速度测量值，并针对这些数据测试了多种模型，其中包括褐矮星拥有两颗卫星的模型。一个周期为170天的单一伴星模型拟合最佳。通过年轻、自发光巨天体的光谱来搜寻卫星的策略，早在几年前由安德鲁·范德伯格（Andrew Vanderburg，现为哈佛大学天文学家）合著的一篇论文中提出。“我从未想过这种技术会发现如此不寻常的天体！”范德伯格对美国地球物理联合会新闻杂志《Eos》表示。

为什么此前从未确认过系外卫星

已有超过6000颗行星在其他恒星周围被发现，但它们的卫星始终遥不可及。卫星体积小、亮度暗，被行星和恒星的光芒所淹没。此前的候选者，例如围绕行星Kepler-1625b的一颗海王星大小卫星，来自空间望远镜记录的微小星光变暗，而后续分析仍对该卫星是否存在存在分歧。

由昆汀·克拉尔（Quentin Kral）领导的另一个团队最近利用欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪在HD 206893系统中发现了卫星的迹象，但尚未确凿探测。这一背景解释了为什么该团队在表述自己的发现时措辞谨慎。“尽管奇特，但这个系统确实独一无二，代表了一项突破：首次合理探测到一颗系外卫星，”合著者爱丽丝·祖尔洛（Alice Zurlo）表示，她是迭戈·波塔莱斯大学年轻系外行星及其卫星千年核心（Millennium Nucleus of Young Exoplanets and their Moons）的主任。

一颗质量足以成为行星的卫星

尺度是这个系统变得怪异的地方。太阳系中最大的卫星木卫三比水星还大，但其质量不到木星的万分之一。根据已公布的数据，CD-35 2722 B周围的候选卫星质量至少约为其主星的2%，大约是地球与月球质量比的两倍，而后者在太阳系中已经异常偏高。

祖尔洛将其描述为“一个巨大的气态天体，绕着一个质量极高的伴星运行，而该伴星本身的质量是木星的数倍。”如果它独自绕恒星运行，这样一个质量的天体直接会被称作气态巨行星。它是如何形成的仍是一个未解之谜。我们的月球很可能是在年轻地球遭受巨大撞击后由碎片凝聚而成，而木星的大卫星则是在年轻木星周围的气体与尘埃盘中生长起来的，但这两个图景都未曾在如此大质量的卫星上得到验证。

这个系统年龄较轻，使测量成为可能。CD-35 2722属于AB Doradus移动星群，一个年龄约1亿年的恒星家族，因此褐矮星仍保留着形成时的余温，在红外波段足够明亮，能够获得精确光谱。

信号未能解决的问题

该探测基于一组测量中的重复信号，而径向速度法只能给出最小质量。由于轨道相对于我们视线方向的倾角未知，真实质量可能更高。这颗卫星尚未被成像，也未被观测到从褐矮星前方经过。

还存在一种完全不涉及卫星的可能解释。褐矮星表面或内部发生的某些现象，例如黑子或天气现象旋转进出视野，理论上可以模拟其光谱中的规律性移动。霍伊告诉《Eos》，团队“想不出任何物理机制能够重现我们看到的信号”，因此他们认为卫星是最可能的解释。这是一个强有力的表述，但并非排除了所有其他可能性，论文将这一结果呈现为证据而非确认。

然后是标签问题。目前没有官方接受的系外卫星定义，作者指出这个天体是否满足未来可能出现的任何标准尚不确定。“也许我们正在接近为描述太阳系而发明的语言的极限，而太阳系与CD-35 2722完全不同，”论文写道。

关于首颗系外卫星的常见问题

什么是系外卫星？

系外卫星是绕太阳系外行星或其他天体运行的天然卫星。目前没有官方接受的定义，因此CD-35 2722发现团队使用更宽泛的术语“系外卫星”。

系外卫星是否曾被确认？

尚未确凿。此前的候选者，包括围绕Kepler-1625b的一颗，仍存在争议。绕褐矮星CD-35 2722 B运行的天体被其发现者描述为首次合理探测到的系外卫星，仍有待独立确认。

什么是褐矮星？

褐矮星是一种质量大于行星但不足以在其核心维持氢聚变（像真正恒星那样）的天体。大多数质量介于约13至80倍木星质量之间。它们在红外波段发出微弱光芒，尤其在年轻时，并在数十亿年间缓慢冷却。

天文学家如何探测到看不见的卫星？

通过其引力。卫星的拉力使褐矮星向地球方向略微移动然后又远离，从而移动其光谱中的谱线。在数月内测量这些移动，可以揭示轨道周期和隐藏伴星的最小质量。

CD-35 2722距离多远？

该恒星位于南天天鸽座，距离地球约73光年。它是一颗小型红矮星，亮度极低，没有望远镜无法看到。

接下来会发生什么

这项研究于2026年7月22日发表在《自然》杂志上，本月引发了新一轮报道。它基于2023年10月至2026年2月期间用CRIRES+收集的26条光谱，其方法建立在范德伯格及其同事于2018年提出的卫星搜寻策略之上。褐矮星本身是在2011年报告的Gemini NICI行星搜寻活动的直接成像中被发现的。下一步飞跃取决于欧洲南方天文台正在阿塔卡马沙漠建造的极大望远镜：凭借其39米主镜，欧洲南方天文台表示它将让天文学家探测到更小的系外卫星——那种看起来更像我们太阳系卫星的天体。

参考文献：Hoy et al., “Planetary-mass exosatellite detected around the substellar companion of a star,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10751-w

标签: 天文学, ESO, Very Large Telescope, 褐矮星, CD-35 2722, 系外卫星