系外行星“自由飛翔”

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翻譯：葛文迪

校對(duì)：牧夫校對(duì)組

編排：胡暖暖

后臺(tái)：朱宸宇

https://www.space.com/astronomy/exoplanets/astronomers-detect-rare-free-floating-exoplanet-10-000-light-years-from-earth

流浪行星——在宇宙中孤獨(dú)漂泊、沒有恒星相伴的世界——對(duì)科學(xué)家來說仍充滿謎團(tuán)。如今，天文學(xué)家首次通過精確測(cè)定其距離和質(zhì)量，確認(rèn)了一顆無恒星世界的存在：一顆大小與土星相仿、距地球約1萬光年的流浪行星。

一幅示意圖，展示一顆自由漂浮的行星在銀河系中心區(qū)域通過引力微透鏡效應(yīng)放大遠(yuǎn)處恒星的光；行星周圍出現(xiàn)兩顆被放大的恒星像，形成所謂“愛因斯坦環(huán)”。（圖片來源：J. Skowron, K. Ulaczyk / OGLE）

行星通常圍繞一顆或多顆恒星運(yùn)行。然而，2000年，天文學(xué)家首次探測(cè)到“流浪行星”的跡象——一顆不圍繞任何恒星運(yùn)行的自由漂浮世界。2024年，研究人員利用多臺(tái)地面天文臺(tái)以及歐洲航天局已退役的蓋亞太空望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)從地球和太空觀測(cè)到一顆遙遠(yuǎn)恒星的光線被某物體扭曲。這些觀測(cè)幫助科學(xué)家估算出，這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的世界，位于銀河系中心方向，距地球約9950光年，質(zhì)量約為地球的70倍。（相比之下，土星質(zhì)量約為地球的95倍。）

發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)表示，這類自由漂浮的行星在銀河系中的數(shù)量可能遠(yuǎn)超我們想象。研究共同作者、波蘭華沙大學(xué)天體物理學(xué)家安杰伊·烏達(dá)爾斯基在接受Space.com采訪時(shí)說道：“關(guān)于行星系統(tǒng)形成的理論研究表明，它們?cè)阢y河系中應(yīng)該非常普遍，數(shù)量甚至可能是銀河系恒星數(shù)量的幾倍。”

藝術(shù)家描繪的自由漂浮行星透鏡化遠(yuǎn)方光源的概念圖。（圖片來源：J. Skowron / OGLE）

更多關(guān)于流浪行星的數(shù)據(jù)，將有助于揭示所有行星的形成機(jī)制，以及哪些類型的行星會(huì)因何種原因“流浪”。此前研究認(rèn)為，行星系統(tǒng)早期世界間的劇烈相互作用可能將行星拋向外太空；掠過的恒星也可能擾亂行星系統(tǒng)，將世界拋入虛空。此外，一些流浪行星可能直接由孕育恒星的同一片氣體塵埃云中獨(dú)立形成。

流浪行星極難發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儼l(fā)出的光太暗，現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡無法直接捕捉。目前，唯一可行的辦法是利用引力場(chǎng)——它會(huì)使時(shí)空本身發(fā)生彎曲。

當(dāng)一顆流浪行星從某顆恒星前方掠過時(shí)，它的引力場(chǎng)就像透鏡一樣，把那顆星的亮度暫時(shí)放大，天文學(xué)家據(jù)此推斷出流浪行星的存在。迄今，研究人員用這種方法已找到約十幾顆候選流浪行星。

藝術(shù)家對(duì)微透鏡事件 KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 的概念圖，該事件由地面多臺(tái)天文臺(tái)與蓋亞衛(wèi)星同步觀測(cè)。（圖片來源：J. Skowron / OGLE）

然而，“引力微透鏡”法本身無法直接給出這些世界的距離，也就難以進(jìn)一步推算它們的質(zhì)量等關(guān)鍵特征。因此，關(guān)于流浪行星的許多信息長(zhǎng)期只能猜測(cè)——天文學(xué)家甚至無法確定它們究竟是行星，還是質(zhì)量更大的“失敗恒星”褐矮星。

如今，天文學(xué)家不僅發(fā)現(xiàn)了一顆流浪行星，還測(cè)出了它的距離和質(zhì)量。通過從兩個(gè)不同視角（地球和太空）同時(shí)觀測(cè)編號(hào)為 KMT-2024-BLG-0792 與 OGLE-2024-BLG-0516 的微透鏡事件，團(tuán)隊(duì)用三角法算出了它離地球的距離；再結(jié)合引力扭曲光線的持續(xù)時(shí)間，便估算出其質(zhì)量。

論文共同作者、北京大學(xué)天文系教授東蘇勃在聲明中說：“我們的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明，銀河系可能充斥著流浪行星。”

下一代空間望遠(yuǎn)鏡有望找到更多流浪行星。例如，NASA 的 Nancy Grace Roman 空間望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃 2026 年發(fā)射，其紅外巡天速度將是哈勃的 1000 倍；中國的“地球 2.0”衛(wèi)星擬于 2028 年升空，也將搜尋自由漂浮的行星。

烏達(dá)爾斯基說：“自由漂浮行星研究的未來一片光明?！?/p>

責(zé)任編輯：郭皓存

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星艦V3超重助推，圖源馬斯克。

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