一顆土星大小的行星獨自在太空流浪 或因劇烈引力擾動被母恒星體系拋出

天文學家首次精確測定了一顆“流浪行星”的質量和距離，確認其體量約為土星質量，是一顆在劇烈行星動力學事件中被母恒星系統拋入星際空間的自由漂浮行星。 這項新研究通過同時利用地面望遠鏡和空間望遠鏡進行觀測，在一次短暫的引力微透鏡事件中鎖定了這顆行星，為研究“漂泊行星”的起源和性質提供了難得的樣本。

通常，行星都會圍繞一顆或多顆恒星運行，但越來越多證據顯示，銀河系中存在一批“獨行俠”行星，它們沒有已知的恒星伴侶，被稱為自由漂浮行星或“流浪行星”。 這類天體本身幾乎不發光，人類只能在其經過背景恒星前方、用自身引力短暫放大背景星光時，借助引力微透鏡效應捕捉到極其細微的亮度變化。 然而，傳統微透鏡觀測往往難以確定事件發生的精確距離，從而無法單獨推算出行星的真實質量，使得這些“漂泊者”的基本物理屬性長期處于不確定狀態。

在這項由董碩博等人領導的研究中，團隊捕捉到了一次持續時間很短的微透鏡事件，經分析顯示其透鏡體為一顆不伴隨恒星的行星。 與以往不同的是，這一次的事件不僅通過多項地面巡天項目監測到，同時也被空間望遠鏡“蓋亞”從地球軌道附近的不同視角記錄下來。 正是這種地面—太空“立體觀測”的罕見組合，使科研人員得以比較不同位置上觀測到的光變時間差與形態差異，從中測得所謂的微透鏡視差參數。

研究團隊將這一視差測量與有限源點透鏡模型結合，成功解算出了這顆行星的質量和在銀河系中的具體位置。 結果顯示，這顆自由漂浮行星的質量約為土星質量的一個量級，屬于典型的氣體巨行星范疇，而其所在位置距離銀河中心大約三千秒差距。 研究人員據此判斷，這樣一顆低質量氣體巨行星更可能最初誕生在類似太陽系的行星系統內部，而非像小質量恒星或褐矮星那樣通過孤立塌縮獨立形成。

理論模型表明，低質量“流浪行星”大多起源于恒星周圍的行星系統，在漫長演化過程中，由于軌道不穩定、行星間近距離遭遇，或恒星多星系統中的引力擾動，被逐漸推向高偏心軌道直至完全擺脫母星引力束縛，最終被“甩”入星際空間。 本次觀測所揭示的土星質量自由漂浮行星，恰好為這一“拋出”情景提供了有力觀測支持，也為統計銀河系中類似天體的數量和質量分布提供了關鍵基準點。

論文同期發表的評論文章指出，這次將地基和空間平臺同時用于微透鏡事件觀測的實踐，為未來相關探測任務提供了重要技術路線參考。 評論作者加文·科爾曼認為，持續推進這種多視角聯合觀測，將幫助天文學家更全面地理解銀河系中行星形成和演化的多樣路徑，尤其是那些最終“孑然一身”在星際間漂流的世界。 研究人員預計，隨著計劃于2027年發射的南希·格蕾絲·羅曼空間望遠鏡等新一代設施投入使用，人類發現和“稱重”自由漂浮行星的速度將顯著提升。

編譯自/ScitechDaily