《Science》! 北大團隊證實“流浪行星”存在

那些流浪的天體究竟是不是行星？屬于哪一類行星？

“流浪地球”是科幻，但“流浪行星”真實存在。近日，由北京大學物理學院天文系教授東蘇勃領銜的國際研究團隊，首次成功實現對一顆流浪行星候選體的直接質量測量，確認它是一顆質量與土星相當的星球，證實了其行星身份。這項成果發表在頂級期刊《Science》上，證實了銀河系中普遍存在不繞任何恒星運行的孤獨行星，為科幻般的想象提供了堅實的科學依據

什么是流浪行星？

在太陽系，八大行星井然有序，沿著近圓的軌道繞太陽轉動。但銀河系中卻存在著數不清的“異類”：它們不受任何恒星的引力束縛，獨自漂流在星際空間，被稱為流浪行星。

它們的產生主要有兩種途徑。一種是“被驅逐”：行星間的引力相互作用，可能導致較小的行星被彈出原有系統；二是“自形成”：一些質量不足以變成恒星的星際氣團，可能會直接坍縮形成行星質量的天體，從而天生就沒有宿主恒星。

想要探測這些流浪行星是極為困難的。它們自身不發光，因此捕捉其真身的唯一機會，是當其恰好從遙遠背景恒星前方掠過時。那一瞬間，根據愛因斯坦的廣義相對論，它的質量會導致周圍時空彎曲，從而使背景恒星發出的光線在途經時偏折。這就像為地球上的觀測者臨時放置了一塊“宇宙放大鏡”，會聚光線，導致背景恒星出現短暫的增亮。這種基于引力彎曲光線的現象，被稱為微引力透鏡效應。

圖源：喻京川， Serge Brunier

然而，一瞬間的閃光僅僅只能證明那里有個“流浪行星候選體”。由于光線偏折的角度同時受透鏡天體質量和距離的雙重影響，二者無法區分。而質量恰恰是判定天體身份和性質的核心依據。也就是說，那些流浪的天體究竟是不是行星？屬于哪一類行星？這一難題的破解，得益于一次天時地利的“三角觀測”。

為了理解這次“三角觀測”的原理，讓我們一起做個小實驗。請你伸直右手臂，豎起食指不動，然后先用右眼觀察它，再換用左眼觀察。你一定會察覺，兩眼一睜一閉之間，手指的位置發生了輕微的偏移，這便是視差效應。借此，大腦能夠感知物體的遠近。

“我們運用的正是視差效應，得以提取出這一流浪行星候選體的距離信息，結合光線偏折的角度，進而將它的質量和距離分別確定下來。”東蘇勃說。

圖源：藝術家想象圖（喻京川）

銀河系可能遍布流浪行星

通過對地面和蓋亞數據的精密分析，研究團隊最終確定：引發這次微引力透鏡事件的，是一個質量約為木星質量五分之一、與土星相當的天體。這是首次確鑿無疑地證實，它是一顆行星級別的天體，而非質量更大的褐矮星（即介于行星和恒星之間的天體）或恒星。

這項成果為先前基于對流浪行星候選體的統計分析及行星系統的引力演化模型所提出的推測提供了有力確證：銀河系中，無家可歸的流浪行星數量可能高達數千億乃至上萬億顆。“我們的發現進一步表明，銀河系可能遍布著流浪行星，它們很可能是被原生行星系統‘拋射’出來而形成的。”東蘇勃教授說。

這項由北京大學主導、匯聚全球十個國家科研人員智慧的研究，不僅解決了一個長期懸而未決的問題，更標志著一個流浪行星研究新時代的開啟。

宇宙中那些孤寂的流浪者，從此不再只是隱匿的影子。我們對行星系統的形成與演化，有了一個全新的、可測量的視角。

來源 人民名品

轉載 高校科幻

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