首顆「消失的行星」在TESS注視下淡出視野，隱藏的巨行星鄰居讓它軌道傾斜

NASA 的 TESS 太空望遠鏡曾一次又一次觀測到一顆巨行星從其恆星盤面前掠過，如今它卻不再凌星。隨著這顆行星的運行路徑逐漸滑向恆星邊緣，每一次凌星持續時間都更短、造成的星光減弱也更淺，最終連那道辨識行星存在的星光凹陷都完全消失。這顆行星並未毀滅，也沒有被恆星吞噬；而是它的軌道正在傾斜，天文學家恰好捕捉到它偏離地球視線對準位置的瞬間。

由 UCLA 領導、在《The Astrophysical Journal Letters》發表論文的研究團隊指出，這使它成為首顆已確認圍繞單一恆星運行、且其凌星現象被觀測到消失的行星。最可能的元凶，是另一顆尚未被直接看見的巨行星。其傾斜的軌道對鄰近行星施加牽引，令兩者軌道都像旋轉陀螺般擺動。天文學家通常得經過數世紀才能推斷出這類變化；而這一次，整個過程就在一項太空任務期間上演。

這顆消失的行星是 TOI-2535 b，一顆熱木星：它是一顆氣態巨行星，直徑約為木星的 0.84 倍，緊貼著一顆距離約 1,000 光年的老年橙矮星運行。它約每 8.2 天完成一次公轉，比水星環繞太陽的速度快約十倍。目前已知有數百顆熱木星；這一顆之所以格外突出，是因為它的凌星時間持續提前或延後、幅度可達六小時，顯示系統中有其他天體正在拉扯它。

「這是我們所見最極端的例子，因為兩顆行星的交互作用極其強烈，」UCLA 的 51 Pegasi b 博士後研究員、論文通訊作者 Samuel Yee 說。「這顆行星的軌道傾斜得如此迅速，以至於我們還在觀測時，它的凌星現象就消失了。」

TESS 如何捕捉行星滑出視野

只有當行星軌道幾乎與我們的視線完全對齊，讓行星從恆星與地球之間通過並遮擋一小部分星光時，才會發生凌星。TESS 正是在數百萬顆恆星中尋找這樣微小的星光減弱。它在橫跨七年的五段獨立觀測期間回訪 TOI-2535，而地面望遠鏡則補上其間的凌星資料，其中包括位於克羅埃西亞、智利、瑞士與澳洲的小型天文台。

研究團隊針對每一次凌星測量兩項數據。第一項是時間，精確至兩、三分鐘內，並與完美規律軌道理應遵循的時間表比較。第二項則是形狀。行星若從恆星中央穿越，會留下持續時間長且較深的星光凹陷；若從邊緣附近掠過，則會形成短暫、淺淡且近乎擦邊的訊號。天文學家將這條穿越路徑稱為衝擊參數，而 TOI-2535 b 的數值從一段觀測期到下一段持續上升。

重建後的結果顯示，這顆行星的路徑似乎掃過恆星盤面超過一半的區域，在前往邊緣途中跨越了恆星赤道。最新的 TESS 資料中，在行星本應出現的整個時間窗口內都沒有任何凌星，即使將其可達六小時的時間偏移納入考量也是如此。為了檢驗這個空白結果，團隊在資料中植入模擬的凌星訊號：一顆僅僅擦過恆星邊緣的行星，仍應有大約一半機率被找回。

研究人員利用位於亞利桑那州基特峰、WIYN 3.5 米望遠鏡上的 NEID 光譜儀，量測恆星來回擺動的情況；結果指向凌星軌道上存在一顆質量約為木星的行星。資料同時也呈現額外的散布，無法由單一行星解釋。

一位尚未現身的鄰居

作者將時間偏移與逐漸縮短的凌星一併建立模型。兩者都符合一顆鄰近伴星行星的情況：其軌道相對 TOI-2535 b 至少傾斜五度。當兩條軌道如此傾斜時，其軌道平面會緩慢繞行，如同陀螺軸描繪圓形一般，而凌星行星的路徑便會逐漸橫移過恆星盤面。

這顆隱藏伴星的質量可能至少與土星相當。它看來也位於、或接近一種共振狀態，意即兩者的公轉週期構成簡單比例。最符合資料的解集中於 2 比 1 與 3 比 2 的比例，不過 3 比 1 與 4 比 1 仍有可能。這將使該系統在兩方面都成為異類：熱木星很少擁有近距離鄰居，即使有，鄰居幾乎總是小型行星，而非第二顆巨行星。

共同作者 Erik Petigura 將這種效應比作日食與月食。「如果月球繞地球的軌道與地球繞太陽的軌道完全對齊，我們每個月都會看見一次食，」他說。「但由於月球軌道傾斜，食就較不常見。」

速度超越先前所見的任何行星軌道傾斜

其他行星也曾被捕捉到凌星狀態發生改變，但速度較慢。TOI-216 b 與 K2-146 c 分別在 4.5 年與三年內，從擦邊凌星變成完整凌星；而 TOI-4504 系統中的一顆行星，則在天文學家首次觀測它三年後才開始凌星。TOI-4504 與 TOI-216 的軌道平面，分別以約 250 年及 150 年為週期繞行；適用於 TOI-2535 的模型則指向數十年的週期。

它長達六小時的時間偏移，約占公轉週期的 3%，是短週期巨行星有史以來觀測到最大幅度的變化之一。這類變化相當罕見：NASA Kepler 任務對 561 個系統的一項搜尋中，只有 15 個系統出現顯著的長期凌星持續時間變化。緊湊型多行星系統通常也傾向平坦，軌道彼此對齊的誤差僅在 1 或 2 度內。

此前曾有一次消失現象的線索。一個名為 KOI-120.01 的 Kepler 候選天體在該任務期間逐漸淡去並消失，但其系統至少包含兩顆恆星，訊號也可能來自一對互相食的恆星，而非行星。TOI-2535 b 是更乾淨明確的案例：這是一顆確定真實、依然存在，只是不再與我們視線對齊的行星。

這次消失尚未解答的問題

這顆鄰居的身分是最大的未解問題。沒有單一解答能唯一地符合資料，因此其質量、公轉週期，以及它是在熱木星軌道內側或外側運行，仍然未知。部分傾角極陡、最高約達 60 度的配置，在短期模擬中與資料吻合，但在長期模擬中往往會瓦解，因而較溫和的傾角更受支持。

五度的最小傾角也取決於那顆未見行星。若獲得確認，TOI-2535 將加入一份為數不多、軌道失準程度如此顯著的緊湊系統名單。宿主恆星本身也帶來謎題：它是一顆老年橙矮星，質量約為太陽的 0.86 倍，移動速度快到極有可能屬於銀河系較古老的恆星族群，厚盤；然而，要確定其年齡，仍需要測量其化學組成。

接著是形成問題。擁有如此近距離巨型伴星的熱木星，不可能是經由被拋擲到一條拉長軌道後向內遷移而成，儘管這一路徑被認為造就了多數熱木星。透過年輕恆星周圍的氣體盤緩慢向內漂移，可以解釋共振現象，但該氣體盤理應也會讓軌道變得平坦。必然有某種後續機制令它們傾斜，而論文列出了可能機制，卻未選定其中任何一種。

Yee 說：「由於 TOI-2535 b 擁有一顆近距離鄰居，它很可能是透過緩慢螺旋式向內遷移，而不是被猛然拋擲進來。」「我們或許正在看見一條不太常發生、但非常有趣的形成途徑。」

讀者對消失行星常問的問題

什麼是消失中的行星？

這是指其凌星現象，也就是行星通過恆星盤面前方時造成的微小星光減弱，不再發生的行星。TOI-2535 b 是圍繞單一恆星的首個已確認案例。這顆行星依然存在；只是它的軌道已經傾斜，因此不再從恆星與地球之間穿過。

TOI-2535 b 為何停止凌星？

一顆處於傾斜軌道的隱藏鄰近行星，其重力會使兩條軌道發生進動，或像搖晃中的陀螺那樣繞行。在 TESS 長達七年的觀測中，這顆行星的路徑從橫越恆星盤面，移至邊緣，接著完全離開盤面。

TOI-2535 b 還會再次凌星嗎？

會，但不會很快。UCLA 團隊預計，這顆行星將在 30 至 50 年後的某個時間再次穿越恆星盤面。若其自身傾斜軌道先與地球對齊，隱藏的鄰居可能會更早進入視野。

下一步是什麼

TESS 在 2019 年 4 月至 2026 年 3 月期間觀測這個系統，而在最後一段 3 月觀測中，凌星訊號已經缺失。這項研究於 2026 年 11 月 9 日發表。研究團隊指出，若只有 TESS 最初四年的資料，逐漸縮短的凌星尚無法被可靠偵測；隨著 TESS 的觀測基線持續增加，應可發現更多類似系統。辨識這顆鄰居，需要對恆星擺動進行更密集取樣的量測。這顆行星本身要到 30 至 50 年後才會再次通過恆星盤面，因此其隱藏伴星可能會成為人們下一個看見的天體。

參考文獻：Yee et al., “A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

標籤: 天文學, nasa, 系外行星, TESS, TOI-2535 b, 熱木星