开普勒 47 系统中的三颗行星在此图中展示，其中最大、最新的行星位于中间。（图源：NASA/JPL-Caltech/T. Pyle） 就像《星球大战》中的塔图因行星一样，两颗太阳——一颗明亮，一颗昏暗且呈红色——在地平线上升起，照耀着开普勒 47d。但与干燥多沙的塔图因不同，这颗行星的表面是气态且模糊不清的。该系统还有另外两颗较小的行星；一颗行星更靠近双星，另一颗则更远。两者都没有固体表面。如果你乘坐飞船来访，所有的行星都将很容易被发现，因为它们与恒星一起，被压缩在一个比地球绕太阳轨道更小的空间内。本周，地球上的天文学家宣布他们才刚刚发现了中间这颗行星，这使得本已引人注目的系统更加独特。事实上，开普勒 47 是已知唯一一个围绕双星运行的多行星系统。通过揭示隐藏在两颗已知行星之间的第三颗行星，它巩固了这个荣誉地位。这个密集拥挤的系统与我们的太阳系几乎没有相似之处，因此天文学家渴望从中了解一切。
新行星悄然现身
天文学家早在 2012 年就利用 NASA 的开普勒太空望远镜首次发现了开普勒 47d，但数据尚无定论。观测凌星——行星从恒星前方经过，导致光线变暗——需要相当大的运气。行星必须与其恒星和地球观测者完美对齐。而这颗行星的对齐并不完美。“轨道平面非常接近对齐，但并不完全精确，”行星发现论文的首席作者 Jerome Orosz 告诉 Discover。“有几度的倾斜。轨道平面的角度会随着时间的推移在数百年内发生变化。” 开普勒 47d 第一次划过其恒星的数据时，仅仅勉强可见，足以引起天文学家的怀疑，但不足以得出结论。但随着开普勒任务的继续，轨道变得越来越对齐，直到来自中间行星的信号变得清晰可辨。Orosz 和他的团队于周二在《天文学杂志》上发表了他们的发现。行星轨道的这种变化不会影响其季节——地球也在漫长的时间里以同样的方式不断进动，对行星或其上的生命影响相对较小。尽管如此，这三颗奇异行星上的季节和温度范围仍然是一个具有挑战性和令人着迷的谜团。天文学家目前无法知道这些行星是否像地球一样倾斜，这是我们大部分季节变化的原因。但随着行星和恒星的运行，到达每颗行星的能量会发生剧烈变化，尤其是在每颗行星接近两颗恒星中较亮的那一颗时。“你的季节日历会变得相当复杂，”Orosz 指出。尽管有这些变化，外围行星似乎持续位于该系统的宜居带内。虽然开普勒 47c 很可能是一颗没有固体表面的气态行星，但它可能有拥有生命的卫星。为了使情况更加复杂，天文学家认为任何一颗行星都不可能在其当前的轨道上形成。相反，它们会形成在更远离其恒星的地方，然后迁移进来。而迁移对卫星来说是困难的，因为它们很容易被剥离或被抛弃。靠近恒星运行的行星也更难留住它们的卫星。“如果你神奇地将土星移到金星所在的位置，许多较长轨道的卫星将不会稳定，”Orosz 指出。而且，开普勒 47 系统本来就没有多少额外的空间。
组合系统
该系统中的两颗恒星——一颗类似太阳，一颗更小更冷——每七天半绕彼此运行一次。下一个是开普勒 47b，它每 49 天绕行一周，大小约为地球的三倍。新行星开普勒 47d，每 187 天绕行一周，是地球大小的 7 倍，而最后一颗行星开普勒 47c，拥有 303 天的轨道周期，是地球大小的 4.7 倍。行星的质量更难确定，因为开普勒只观测到凌星现象，这只能显示行星的宽度。但由于三颗行星和两颗恒星都在相互牵引，科学家们对它们的质量有了一些了解，而且它们的大小出奇地轻。中间行星的密度大致相当于土星——本身就以轻到能在浴缸里漂浮而闻名——而最外围行星的密度不到其一半。“密度很重要，但它本身并不一定有用，”Orosz 说。“如果它是土星质量和密度，那么它是一颗气态巨行星。但如果它是地球质量和土星密度，那将截然不同。” 那将意味着这些行星与我们太阳系中的任何行星都不同，而科学家们总是对发现新事物感到兴奋。开普勒 47 系统中仍然有可能隐藏着更多行星，尽管它们必须藏在离恒星更远的地方，这降低了它们凌星并暴露自己的可能性。虽然开普勒 47 仍然是围绕双星的唯一多行星系统，但这可能是一种感知上的错觉。Orosz 表示，如果天文学家知道的许多环双星系统拥有其他行星，他也不会感到惊讶。找到它们将是一个挑战，因为大多数不会发生凌星。但随着越来越多的天文观测设备投入使用并研究更多系统，天文学家几乎肯定会发现更多像开普勒 47 这样的系统。编辑注：本故事的早期版本错误地列出了开普勒 47d 的轨道周期。该行星以 187 天的周期绕其宿主恒星运行。
