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他們不僅找到了一顆在星際間漂泊的流浪行星,還首次通過直接觀測精準測出了它的質(zhì)量。
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要理解這個成果的分量,得先搞懂流浪行星有多難發(fā)現(xiàn)。
這類天體不依附任何恒星,就像星際空間里的孤獨幽靈,在寒冷的宇宙中漫無目的地游蕩。
更關(guān)鍵的是,它們不會發(fā)光。
本來想簡單說這就像在暗室找螢火蟲,后來發(fā)現(xiàn)還得加上“螢火蟲不發(fā)光”這個前提,難度直接翻倍。
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傳統(tǒng)的行星探測方法對它們完全無效。
凌日法需要行星從恒星前方經(jīng)過,徑向速度法靠行星對恒星的引力擾動,這兩種方法都得依賴恒星。
沒有恒星作為參照,這些流浪行星就像藏進了宇宙的盲區(qū)。
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這次北大團隊用到的,是愛因斯坦廣義相對論預(yù)言的微引力透鏡效應(yīng)。
簡單說,就是當一個大質(zhì)量天體從遙遠恒星前經(jīng)過時,它的引力場會像透鏡一樣彎曲星光。
星光被彎曲后會短暫變亮,這個亮度變化就成了發(fā)現(xiàn)前方天體的線索。
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找到天體只是第一步,真正的難點在于測定質(zhì)量。
單一觀測點看到的星光變亮,既可能是距離近的輕行星造成的,也可能是距離遠的重恒星導(dǎo)致的。
兩種完全不同的模型,都能完美解釋觀測結(jié)果,這就讓流浪行星的身份始終沒法確認。
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北大董秀波教授團隊想出的辦法,是“立體觀測”。
2024年他們捕捉到一次微引力透鏡事件后,立刻調(diào)動了地面望遠鏡和太空望遠鏡聯(lián)合監(jiān)測。
地球和太空觀測者的空間位置相差極大,看到同一事件的時間會有細微差異。
就是這個不起眼的時間差,成了破解難題的關(guān)鍵。
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董秀波教授用“兩雙相距極遠的眼睛看同一場景”來解釋這個思路,特別形象。
通過對比兩個視角的視差,研究人員成功區(qū)分了質(zhì)量和距離的影響,獨立算出了天體的距離和質(zhì)量。
最終確認,這是一顆質(zhì)量和土星相當?shù)臍鈶B(tài)巨行星,周圍沒有任何宿主恒星。
很顯然,這種天地協(xié)同的觀測模式,為解決這類難題提供了全新思路。
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這顆流浪行星的發(fā)現(xiàn),還對現(xiàn)有的行星形成理論提出了挑戰(zhàn)。
通常認為,土星這樣的氣態(tài)巨行星,需要在原行星盤里吸積大量氣體才能形成。
它現(xiàn)在的孤獨狀態(tài),暗示著它可能是在誕生初期被“踢”出了原本的恒星系統(tǒng)。
這種恒星系早期的引力散射現(xiàn)象,可能比我們想象的更普遍。
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NASA的最新模擬研究也支持這一觀點。
這一發(fā)現(xiàn)為“行星彈射”理論提供了堅實的觀測證據(jù),也讓我們意識到,銀河系里可能存在數(shù)以億計的流浪行星,數(shù)量甚至可能超過恒星。
《科學》雜志的審稿人對這項工作評價很高,認為這不僅是觀測上的勝利,更是方法論的突破。
更重要的是,這項成果恰逢下一代空間觀測設(shè)施投入使用的前夜。
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美國羅曼太空望遠鏡預(yù)計2027年發(fā)射,核心目標之一就是通過微引力透鏡普查流浪行星。
我國的空間站巡天望遠鏡也計劃2026年入軌,目前科學仿真研究已經(jīng)取得進展。
北大團隊的研究,相當于為這兩大旗艦項目做了一次完美預(yù)演。
它證明了用視差法精確測量流浪行星質(zhì)量是可行的。
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未來,隨著我國巡天望遠鏡投入運行,它將和地面觀測設(shè)施組成更強大的觀測網(wǎng)。
我們不再是偶爾發(fā)現(xiàn)一顆流浪行星,而是能對它們進行系統(tǒng)性普查。
通過統(tǒng)計這些行星的質(zhì)量分布和數(shù)量,科學家們能拼湊出銀河系行星形成和演化的完整圖景。
這顆被中國科學家“捕獲”的土星級流浪行星,只是揭開宇宙黑暗面紗的開始。
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