X射线行星凌星
对于行星凌星，大家应该并不陌生，很多系外行星就是通过这一方式被人发现的。从地球上看去，当行星从恒星前方通过时，会将恒星视圆面的一小部分遮挡，此时星光会略微变暗。而如果行星运行到恒星后方，由于观测者无法接收到行星反射的星光，恒星的亮度也会变暗（当然比凌星时变暗的幅度要小得多）。如果能够在恒星的光变曲线中找到周期性的减暗现象，就可以推算出行星的特性了。
但是到目前为止，所有的凌星观测都是在光学波段进行的。在其他波段情况如何呢？最近arXiv上出现了一篇论文，描述的正是使用3架X射线望远镜在软X射线波段观测到的凌星现象。
这项观测的主角是双星系统HD 189733，距离太阳约63光年，由一颗K0型恒星和一颗M4型恒星组成，双星在周期为3200年的轨道上彼此绕行。系统中的行星在进行X射线观测之前已经被发现了，它环绕着K0型星也就是HD 189733A运行。这是一颗典型的热木星，也是此类行星中距离最近的一颗，其质量比木星略大，但轨道周期只有2.22天。研究者使用钱德拉X射线天文台对其进行了6次凌星观测，还使用XMM-牛顿望远镜以及雨燕卫星各进行了一次观测。不过雨燕的数据信噪比较低，且并未涵盖整个凌星事件，因此使用价值不大。
HD 189733的X射线图像，其中左上为HD 189733A，右侧为伴星HD 189733B，左下为背景天体。（图片来源：Poppenhaeger et al. 2013）
进行X射线凌星观测最大的意义在于了解行星大气。理论预言，来自恒星的X射线和极紫外辐射可以让行星大气的外层部分逃逸到宇宙空间中去。此前人们已经在HD 209458b与HD 189733b等热木星的大气中发现了逃逸延展层存在的迹象，并发现逃逸速率是随时间改变的。至于HD 189733Ab，早先已经对其进行过可见光和紫外观测，其中一个重要的发现是，Lyman α波段的紫外凌星比可见光更加明显，这说明该行星也应该存在延展的大气，且延展层的厚度要比可见光下大气的厚度更大，因此可以遮掩更大比例的星光。
HD 189733A在7次凌星事件中的光变曲线。（图片来源：Poppenhaeger et al. 2013）
对观测结果采取多种方法进行分析后表明，HD 189733Ab的X射线凌星也要比可见光明显得多，幅度达到了6-8%。作为比较，可见光凌星的光变幅度只有2.4%。这其中的原因何在？论文中提供了两种可能的解释。其一是认为，行星本身的尺度在X射线和可见光波段看上去都差不多，但是凌星期间HD 189733A上的某些X射线亮区（活动区）受到了遮挡，让光变幅度增大。当然，由于观测时间要长于恒星12小时的自转周期，如果这一情况属实，被遮挡的也应该不是同一片活动区。考虑小组进行X射线观测的同时并没有进行光学观测，恒星表面活动区覆盖范围只能通过过往积累的长期数据推测而出。原先的观测表明，该恒星在扣除行星影响后，每个自转周期仍存在1.5%左右的光变；同时其上黑子的温度比周围要低上750开尔文，这样黑子区域在可见光波段要比星体表面暗上60%，因此活动区覆盖面积约合5%。不过结合凌星过程走过的路径以及行星的大小估计，没有理由认为会有足够多的活动区被沿途遮挡，因此这种解释的可能性并不大。
X射线（虚线）与可见光（实线）凌星幅度的比较。（图片来源：Poppenhaeger et al. 2013）
另一种可能性就是认为行星在不同波段有效半径不同，这就要求HD 189733Ab拥有延展大气。不同波段的气体被大气中不同高度的区域吸收，X射线的吸收区要比可见光更高，对应半径是可见光的1.75倍，与理论模型给出的限制相符。根据这一结果可以推算出，这颗行星的大气质量损失率在每秒1到6亿千克之间。
HD 189733Ab大气结构示意。（图片来源：Poppenhaeger et al. 2013）
除了在X射线记录凌星，这项工作还第一次观测到了伴星HD 189733B的X射线辐射，它比同型恒星亮度更低。之前人们通过不同方法估计出，伴星的年龄在40到55亿年之间。但是根据X射线辐射、色球活动以及自转周期（年老的恒星会因为磁制动而自转减慢）等多种方法估计，HD 189733A的年龄只有10几亿年。通常伴星都是同时诞生共同演化的，HD 189733系统中双星的年龄差异可能正与密近的热木星HD 189733Ab有关。在与HD 189733Ab的潮汐作用中，HD 189733A的角动量得到了补充，其上的活动也得以维持在较高水平上，看起来显得比实际年轻得多——毕竟现有判断主序星年龄的手段都忽略了演化过程中角动量的注入。
