日报标题：要说「奇异」就属它了，带尾巴的、刮大风的都不算什么 知乎用户 前面有人回答了带有尾巴的、刮大风的、类似地球的、带有尘埃盘的、围绕两颗恒星的，但都算不上“奇异”。其中有一些行星在刚被发现的时候，某一方面的特性是以前从未有过的。但是随着系外行星发现的数目越来越多，更多类似的行星被接二连三的找到了，也就算不上“奇异”了。例如，1995 年发现的飞马座 51-b，起初人们难以理解居然有比水星的距离还近、但是质量却达到木星级别的行星。后来我们知道这样的“热木星”其实是普遍存在的，飞马座 51-b 只不过是最早发现的一颗而已。类似的情况也适用于 HD209458b、Kepler-16b 等。 那么什么才算真正的“奇异”呢？我认为，只有目前为止只发现了一颗具有某种特征的行星，才能算得上“奇异”。下面就来说一个独一无二的系外行星。 前一阵子的水星凌日相信不少爱好者通过望远镜都看了。当水星在太阳的圆盘面前方通过时是这个样子的（取自维基百科）： 途中红箭头指的黑点就是水星。水星凌日发生的频率大约是每一百年 13 次。 同样的，金星也会凌日，但是几率比水星小得多，大概每一百年会发生“一组”，一组两次，之间相隔 8 年。上一“组”发生在 2004 年和 2012 年。 2004 年的金星凌日，取自 维基百科 接下来问题来了： 在地球上第我们能不能观察到金星和水星同时凌日呢？我查了一下维基百科，金星和水星凌日同时出现是有可能的。上一次发生在公元前 373173 年，那时的人类还处于旧石器时代，而下一次发生在公元 69163 年，真正的 40 万年一遇。别说在座的各位，就是千年修行的白素贞都没机会见到了。 接下来问题又来了：会不会在金星和水星同时凌日的时候，金星和水星彼此发生了相互遮挡呢？反正我是没有查到这方面的资料，但是想想看就觉得这种可能性一定是比金星和水星同时凌日还要小很多很多…… 但是，天文学家们研究过的一个系外行星系统里就发生了这种现象。 这个系外行星的主星名为 KIC 6462863，比太阳略热、略大，质量是太阳的 1.6 倍，是开普勒望远镜的目标星之一。2010 年开普勒望远镜公布的第一批行星候选体列表里就有它，编号为 KOI-94。后来的进一步观测确认了它的周围有四颗行星（b、c、d、e），这个行星系统被正式命名为 Kepler-89。 Kepler-89 系统中四颗行星的相对大小，从左到右按照距离恒星从近到远的顺序。取自文献 [2] 2012 年，日本东京大学的平野照幸（Teruyuki Hirano）首先注意到，开普勒望远镜观测的 Kepler-89 的一次凌星曲线里出现了一个特别的现象： （取自文献 [1]） 关于“正常”的凌星曲线应该是什么样子的，可以参考我的另一个回答：可能发现了一个戴森球是怎么回事？ - 知乎用户的回答。这条曲线的两侧有两个很小的“肩”，中间是一次比较大的下降，这是典型的两颗行星同时凌星，因为两颗行星的运动速度不同、大小也不同，两条凌星曲线叠加在一起后就会出现这种形状。 说到这里，还是没有什么特别的地方，因为两颗行星的凌星叠加在一起不是第一次发现，不能算是“奇异”。 但是怪就怪在曲线的底部中央出现了一个很小的鼓包。 我们回到凌星的原理上。行星在发生凌星时从恒星圆面上通过，挡住了一部分光，所以观测到的总亮度会下降。那么不难想到，如果在曲线的底部有上升，很大可能是行星挡住了圆面上另一块比较暗的区域（比如黑子），这样圆面上黑暗区域的总面积就变小了。开普勒望远镜也找到了不少这样的例子。但是对于 Kepler-89 来说，一方面，黑子不足以造成如此大幅度的上升，另一方面，为什么亮度上升恰好出现在了两颗行星同时凌星的时候，而在每一颗行星单独凌星的时候却没有呢？真正原因是：d、e 两颗行星在同时凌星的时候，外侧的 e 行星把内侧的 d 行星的一小角给挡住了。如图所示： 其中 KOI-94.01 也就是上上图中的 d 行星，个头最大的那个。KOI-94.03 是 e。取自文献 [1] 这种现象称为“行星—行星掩食”（planet-planet eclipse，缩写为 PPE）。Kepler-89 是发现的第一个，也是目前为止唯一一个拥有 PPE 的系外行星系统。这种行星—行星掩食的现象为天文学家提供了一个难得的机会，可以计算出两条凌星轨迹之间的夹角（上图中的 δ），这个角度就是两个行星轨道平面之间的夹角的下限。计算结果为：δ = −1.15 ± 0.55 度。因此，d 和 e 行星的轨道平面之间的夹角不可能小于 1.15 度。 2013 年，平野照幸和他的同事们又进一步计算出，Kepler-89 的下一次行星—行星掩食将发生在 2026 年 4 月 1 日。如果那天我们用望远镜对准这颗恒星，将会得到如下的亮度曲线： 取自文献 [3]。其中不同颜色代表用不同的参数（如行星质量）计算出的。这一次“鼓包”将出现在底部的右侧，也就是 d 行星即将从恒星圆面上走出去的时候。有趣的是，实际观测到的亮度曲线可以帮助我们得到 d 行星的质量。 参考文献： [1] Hirano et al., 2012, ApJ, 759, L36 Planet-Planet Eclipse and the Rossiter-McLaughlin Effect of a Multiple Transitin [2] Masuda et al., 2013, ApJ, 778, 185 Characterization of the KOI-94 System with Transit Timing Variation Analysis: Im [3] Masuda et al., 2014, ApJ, 793, 67 Erratum: "Characterization of the KOI-94 System with Transit Timing Variation An 阅读原文
