▲CD-35 2722系统的艺术想象图。其中左侧是系统中的恒星，右侧是褐矮星，中间是新发现的系外卫星候选体。（欧洲南方天文台/图） 全文共4285字，阅读大约需要10分钟 研究人员宣布在距离地球约73光年的地方发现一颗“系外卫星”，若获确认，将是人类发现的首颗位于太阳系外的卫星。 本文首发于南方周末 未经授权 不得转载 文｜鞠强 责任编辑｜王江涛
太阳—地球—月球构成了“恒星—行星—卫星”这样井然有序的层级，所以当天文学家将视线投向太阳系外，并已确认发现超过6000颗系外行星时，很自然地也会想知道在那些行星的周围是否存在像月球一样的卫星。不过，由于理论上系外卫星比系外行星更小、更暗、更难被发现，天文学家在寻找系外卫星时经历了异常艰难的过程。
截至目前，我们仍未确认一颗系外卫星的存在，但也许已经非常接近。2026年7月22日，一组研究人员在《自然》（Nature）上发表了一篇论文，宣布他们使用位于智利的欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（Very Large Telescope，VLT）在距离地球约73光年的CD-35 2722系统中发现了一颗“系外卫星”。如果这个发现被后续研究所证实，将是人类发现的首颗位于太阳系外的卫星。然而，伴随着发现带来的惊喜，围绕这个天体的性质和分类的争论也随之而来，以至于暂时只能给系外卫星这个称呼打上引号。
1992年，人类首次发现了太阳系以外的行星。1995年，米歇尔·马约尔（Michel Mayor）和迪迪埃·克罗兹（Didier Queloz）在类日恒星飞马座51（51 Pegasi）的周围发现了一颗行星飞马座51 b（51 Pegasi b），这是人类发现的首颗围绕主序星运行的系外行星，二人也因此获得了2019年诺贝尔物理学奖。在最新公布的这项有关系外卫星的研究中，研究人员使用的是和二人当年发现飞马座51 b时同样的方法。
在欧洲南方天文台官网上，论文第一作者、智利迭戈·波塔莱斯大学天文学家同时也是欧洲南方天文台博士生的凯文·霍伊（Kevin Hoy）表示，与太阳系相比，他们研究的对象CD-35 2722系统“非常奇怪”。在这个系统中，质量最大的天体是恒星CD-35 2722，它是一颗红矮星，质量约为太阳的一半。这颗恒星被一颗编号为CD-35 2722 b的褐矮星所环绕，它于2011年被发现，其质量为木星质量的30多倍。褐矮星又被称作“失败的恒星”，原因是它们的质量比一般的行星大得多，内部可以进行氘的核反应，但质量又不足以启动内部的氢核聚变进而像一颗真正的恒星一样发出可见光。研究人员此次发现的“卫星”正是围绕这颗褐矮星运行。
从2023年10月至2026年2月，霍伊和他的同事使用甚大望远镜对这个系统进行了23次观测。他们发现，褐矮星发出的红外波谱中波长存在周期性变化，这种多普勒频移现象意味着在它周围有一颗质量不小的天体绕其运动，这个天体的引力对褐矮星的运动施加了扰动。在经过计算机模拟后，他们推断这个天体沿一个周期为170天的椭圆形轨道绕褐矮星运行，其质量至少是木星的0.9倍。
然而，当研究人员想要描述这个新发现的天体时，他们却找不到合适的词汇。如果我们把这个系统中红矮星、褐矮星和新发现天体的关系类比成太阳系中太阳—地球—月球之间的层级关系，那把它称作“卫星”似乎是顺理成章的，但实际情况并非如此。参与这项研究的迭戈·波塔莱斯大学天文学家爱丽丝·泽罗（Alice Zurlo）在欧洲南方天文台官网上表示：“在太阳系中，我们对恒星和行星有清晰的划分，所以定义卫星是很简单的事情。但是在CD-35 2722系统中，我们模糊了恒星、行星和卫星之间的界线，整个事情变得更加复杂。”
为了方便起见，研究人员还是先把这个天体称作“系外卫星”（exosatellite），他们创造了这个词，因为目前没有哪个词能够准确地描述这种天体，也缺乏定义系外卫星的明确标准。他们认为，它并不是严格意义上的“系外卫星”（exomoon），用系外行星（exoplanet）来描述也不合适。
这里需要注意的是两个均可译为“系外卫星”的单词之间的区别：除了共有的前缀exo-表示“系外”外，satellite泛指各种卫星，包括人造卫星，而moon除表示月球这个意思外，还指像月球一样的卫星。由此可见，即便新天体暂时被称作卫星，研究人员也认为此“卫星”与月球那种“卫星”并不属于一类。
欧洲南方天文台甚大望远镜。（欧洲南方天文台/图）
研究人员此前已在一颗褐矮星附近发现过行星质量的天体。早在2005年，天文学家就利用甚大望远镜发现了一颗围绕褐矮星2M1207运行的系外行星2M1207 b，它的质量是木星的5倍多，但是却没有被视为一颗卫星。因为在2M1207系统中，褐矮星不环绕任何天体，而在CD-35 2722系统中，褐矮星要环绕系统中心的红矮星，这种双层环绕的关系就类似于太阳系中太阳—地球—月球之间的关系。
单纯从质量来看，新发现的天体足以成为一颗行星，但是它又没有绕着一颗恒星运行，这样它就对我们此前对行星和卫星的定义提出了挑战，并重新点燃了一个长期存在的争论：究竟是什么使一颗行星成为行星，是天体的内在性质还是它与其他天体之间的关系。
一直以来，我们都是以后者这个视角来看待行星的。基于相互之间的环绕关系，我们对恒星、行星、卫星进行分类并为太阳系建立了秩序，而没有严格考虑天体的内在性质（如大小、质量或组成成分）。例如，太阳系中大小排名前二的卫星木卫三（Ganymede）和土卫六（Titan），它们在大小上与最小的行星水星相当。所以如果水星绕木星运行，我们就会把它称为卫星；如果土卫六绕太阳运行，我们则会把它称为行星。
可是，因为太阳系中没有褐矮星，所以有天文学家强调，我们一直使用的这套描述行星和卫星关系的语言在CD-35 2722系统中可能并不适用。2006年，国际天文学联合会（IAU）在把冥王星降级为矮行星时，同时给出了行星需要满足的条件，从而对行星和矮行星进行区分。但是，其中“围绕太阳运行”这一标准显然只适用于太阳系内的行星。随着系外行星不断被发现，天文学家对系外行星的定义也在不断完善。根据2018年修订的国际天文学联合会对系外行星的定义，一颗围绕恒星或者褐矮星运行的行星级天体（与被围绕天体的质量比小于约1/25）将被归类为行星，且不要求这颗褐矮星是系统中最大的天体，也无需考虑这个行星级天体是如何形成的。所以按照国际天文学联合会的定义，新发现的天体又应该被归类为行星。
从形成机制上看，新发现的卫星可能也和太阳系中的卫星截然不同。在太阳系中，卫星与其围绕的行星有紧密的关系，卫星形成的原材料可能来自行星形成后围绕行星的物质盘，盘中的气体和尘埃在引力的作用下逐渐聚集形成卫星。关于月球的形成，目前有多种理论，主流观点认为一颗火星大小的原行星撞击早期地球后，碎片聚集在一起形成了月球。但从质量来看，新发现的卫星的形成方式很难与太阳系内的卫星一样，因为那样需要一个巨大的物质盘。霍伊认为，褐矮星CD-35 2722 b及其卫星是直接从气体云中坍缩形成的，就像恒星形成的方式一样。
1610年，伽利略用望远镜发现了木星的4颗卫星，这是人类首次发现月球之外的卫星。目前太阳系中已知的卫星超过200颗，而且随着观测技术的进步，木星、土星这样的气态巨行星的卫星数量还在持续增加。但这些系内卫星若放在其他行星系统中，观测难度同样极大，所以虽然已经确认发现超过6000颗系外行星，我们却还没有确认发现系外卫星。在霍伊等人的最新发现之前，天文学家陆续发现过系外卫星存在的迹象，但系外卫星候选体的数量很少，而且这些发现都没有得到最终的确认，在天文学界也充满争议。
2018年，美国哥伦比亚大学天文学系的亚历克斯·蒂奇（Alex Teachey）和戴维·基平（David M. Kipping）在《科学进展》（Science Advances）上宣布，他们通过对哈勃空间望远镜的观测数据进行分析，认为在系外行星开普勒1625 b（Kepler-1625 b）周围存在疑似的系外卫星。这颗行星的质量可能为木星质量的数倍，而疑似系外卫星的质量和半径则与海王星相当。但是，到了2024年，勒内·海勒（René Heller）和迈克尔·希普克（Michael Hippke）在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上发表了一篇文章进行反驳，他们指出当时所谓最好的两个系外卫星候选体，不管是围绕开普勒1625 b的疑似卫星，还是围绕另一颗系外行星开普勒1708 b（Kepler-1708 b）的疑似卫星，实际上都是观测误差带来的结果。
2026年1月29日，法国巴黎天文台的康坦·克拉尔（Quentin Kral）领导的一个研究团队在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上发表了一项研究，宣布他们使用甚大望远镜在HD 206893系统中发现了围绕行星HD 206893 b存在系外卫星的线索。他们推测这个可能的系外卫星候选体的轨道周期约为0.76年，质量约为木星质量的0.4倍。不过，在这项研究中，他们首次将高精度天体测量应用于搜寻系外卫星，观测结果可能存在仪器误差等造成的不确定性，因此尚不能得出确定的结论。而霍伊等人的研究，使用的是成熟的观测方法，目前看结果可信度更高。
欧洲南方天文台计划于2030年正式投入使用的口径达到39米的极大望远镜（Extremely Large Telescope，ELT）将具有比甚大望远镜更为强大的观测能力，这将使天文学家不仅能够对此前的系外卫星候选体进行进一步确认，而且有能力探测到更小的系外卫星。同时，欧洲空间局（ESA）将于2027年发射柏拉图（PLATO）空间望远镜，目的是搜寻更多系外行星，特别是位于类日恒星周围宜居带中的类地岩质行星，在此过程中也有望发现更多系外卫星的迹象。
无论目前已知的系外卫星候选体是否最终被确认，随着极大望远镜、柏拉图空间望远镜以及其他观测设备陆续投入使用，我们已经站在了系外卫星世界的门口。
霍伊等人的发现同时提出了一些新问题，例如，既然新发现的卫星如此巨大，它可能有自己的“卫星”吗？这个系统可能存在比太阳系更复杂的层级结构吗？目前看存在这样的可能，只是我们的观测水平不足以发现更小的天体。未来的研究将帮助我们回答诸如此类的问题，使我们加深对系外行星和系外卫星的形成和演化的理解，了解宇宙中行星系统所具有的丰富多样性，并重新思考如何定义那些与太阳系截然不同的系统。