如果太阳系是一个家庭,那么有些行星会提前离开家园。不管他们愿不愿意。一旦他们离开了家人的引力怀抱,他们几乎注定要永远在星际空间中漂流,不受任何恒星的束缚。
天文学家喜欢称这些漂流者为“流氓行星”,而且他们在寻找它们方面做得越来越好。一组天文学家发现了其中一个漂流的流氓,其质量与或地球。
在深空寻找不发光的物体是极具挑战性的。但有两个组织正在这样做。他们是眄(光学引力透镜实验)合作和韩国移动通讯网络(韩国微透镜望远镜网络)合作。
现在,两个小组的科学家团队宣布发现了一颗低质量的流氓行星。它附近没有恒星,它与地球的距离也尚未确定。
该团队表示,它证明微透镜技术可以有效地寻找在太空中自由漂浮的地球质量行星。
介绍这一发现的论文标题为“在最短时间尺度的微透镜事件中发现了一颗类地质量的流浪行星候选者这项工作的贡献者有 30 名,主要作者是加州理工学院天文学博士后学者 Przemek Mróz。该论文可在印前网站 arXiv 上获取。
天文学家认为,在太阳系的早期,一些低质量行星会被恒星的引力所喷射出来。
早期的情况可能会很混乱,恒星和所有行星之间的引力相互作用有时会将小行星送入太空自生自灭。
“根据行星形成理论,例如核心吸积理论,喷射行星的典型质量应该在 0.3 到 1.0 地球质量之间,”作者写道。
在浩瀚的黑暗太空中找到这些微小的天体需要一种创新的方法:引力透镜。
引力透镜需要两个东西:一个遥远的光源,通常是一颗恒星,以及一个具有足够质量的较近物体,可以充当透镜,并弯曲来自光源的光。
在这种情况下,低质量行星充当透镜。根据来自遥远恒星的光受前景物体影响的程度,天文学家可以了解很多信息。
像低质量行星这样相对较小的物体不会弯曲太多的光,而且弯曲的时间也不会太长。作者在论文中表示,“由类地质量的流氓行星引起的微透镜事件预计将具有极小的角爱因斯坦半径(.1 µas)和极短的时间尺度(0.1 天)。”
据作者称,这是“迄今为止发现的最极端的短时尺度微透镜”。
在过去的几十年里,人们对系外行星的了解呈爆炸式增长。我们现在知道有数千颗恒星,并且我们预计几乎每颗恒星都拥有行星。
所有这些知识都导致了行星和太阳系形成的理论和模型的更新。这些模型表明应该有很多流氓行星被从它们的系统中喷射出来。
理论工作表明可能有数十亿,甚至数万亿,银河系中自由漂浮的行星。
作者在他们的著作中列出了这些行星最终成为孤儿的方式:行星间散射;巨行星之间的动态相互作用导致较小的内行星的轨道破坏;双元或三元系统中的恒星与星团之间的相互作用;恒星飞越;以及主星过去的演化主序。
微透镜提供了一种寻找这些较小的流氓行星的方法。但这很难。问题并不是它们太暗淡。由于其尺寸,如此小的天体的微透镜事件的时间尺度非常短。
这颗新发现的行星被命名为“OGLE-2016-BLG-1928”,是在一次仅持续41.5分钟的微透镜事件中发现的。收集详细数据的时间不多了。
之前只发现了另外四颗像这颗这样的小流氓行星,每一颗都是在短时间尺度的微透镜事件中发现的。作者写道,这些事件共同提供了“银河系中存在大量流氓行星的有力证据”。
研究人员不仅在检测这一事件方面面临着许多困难,而且在确定它确实是一颗行星方面也面临着许多困难。
他们写道:“与其他短时间尺度的微透镜事件一样,我们不能排除遥远恒星伴星的存在。”他们能够将任何恒星伴星排除在仅 8 个天文单位的距离之外。但许多行星绕恒星运行的距离比这要远得多。
该论文称,这颗行星的发现“……处于目前检测短时尺度微透镜事件的极限边缘”。作者说,这表明寻找这些事件是多么困难。该事件也是用相对较少的数据点检测到的:只有 15 个。(11 个来自 OGLE,4 个来自 KMTN。)
检测中的数据点数量较少意味着“光变曲线的下降部分并未完全被观测覆盖”。
数据不足意味着微透镜事件的性质存在一些不确定性,并且它实际上是一颗行星也存在一些不确定性。这种不确定性部分源于背景恒星本身。
“源恒星位于颜色星等图中的红巨星分支,已知一些巨星会产生恒星耀斑,”作者写道。他们能否最终排除恒星耀斑而不是流氓行星是该事件的原因?
“然而,该事件的特性(其持续时间、幅度和光变曲线形状)与耀斑恒星的特性并不匹配,”他们总结道。
但即使存在不确定性,这一发现仍然很重要。他们写道:“因此,该透镜是迄今为止发现的类地质量流氓行星的最佳候选者之一。”
尽管他们对该物体的质量测量有些矛盾,但该事件的其他属性“……与该透镜是一个亚地球质量的物体一致,在距地球约 8 个天文单位的投影距离内没有恒星伴星。”
流浪行星承载生命的潜力几乎为零,因此它们可能永远不会像系外行星那样成为热门的研究领域。但它们仍然很有趣,并且像其他一切一样,它们掌握着自然如何运作的线索。
未来,南希·格雷斯·罗马太空望远镜将有助于寻找流氓行星。它有很多任务要做,包括一些重大主题,例如,以及一些期待已久的任务,例如对系外行星进行成像并获取其大气光谱。
但它的部分工作也是寻找自由漂浮的流氓行星小如火星。这架超强大的太空望远镜将进行大规模的微透镜勘测,以找到更多这样的行星。它的发现将帮助我们更好地了解我们自己的太阳系与其他太阳系的比较。
俄亥俄州立大学哥伦布分校的研究生萨姆森·约翰逊 (Samson Johnson) 在一份研究报告中说:“随着我们对宇宙的看法不断扩大,我们意识到我们的太阳系可能不寻常。”新闻稿。
“罗曼将通过研究流浪行星来帮助我们更多地了解我们如何适应宇宙的安排。”