《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(xiàn)對一顆流浪行星候選體的直接質(zhì)量測量，確認它是一顆質(zhì)量與土星相當?shù)男乔颍C實了其行星身份。這項成果發(fā)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(jù)

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(zhuǎn)動。但銀河系中卻存在著數(shù)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(chǎn)生主要有兩種途徑。一種是“被驅(qū)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(tǒng)；二是“自形成”：一些質(zhì)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(zhì)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(fā)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(jù)愛因斯坦的廣義相對論，它的質(zhì)量會導致周圍時空彎曲，從而使背景恒星發(fā)出的光線在途經(jīng)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(xiàn)短暫的增亮。這種基于引力彎曲光線的現(xiàn)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(zhì)量和距離的雙重影響，二者無法區(qū)分。而質(zhì)量恰恰是判定天體身份和性質(zhì)的核心依據(jù)。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(fā)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(jié)合光線偏折的角度，進而將它的質(zhì)量和距離分別確定下來?！?/strong>東蘇勃說。

圖源：藝術(shù)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(shù)據(jù)的精密分析，研究團隊最終確定：引發(fā)這次微引力透鏡事件的，是一個質(zhì)量約為木星質(zhì)量五分之一、與土星相當?shù)奶祗w。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(zhì)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(tǒng)計分析及行星系統(tǒng)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(shù)量可能高達數(shù)千億乃至上萬億顆。“我們的發(fā)現(xiàn)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(tǒng)‘拋射’出來而形成的?！?/strong>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(tǒng)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

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