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一颗游荡的类似于地球的行星使其背后的恒星光发生弯曲

地球绕着太阳转,就像一艘船绕着它的锚绕着圈子航行。但是如果有人或者什么东西把锚弄松了怎么办?如果没有任何恒星或太阳系的束缚,地球会变成什么样子呢,它会孤独地,漫无目标地穿越星际空间吗?

科学家们怀疑银河系中可能存在数十亿颗自由漂浮的游荡行星,但迄今为止,在太阳系以外发现的约4000个行星中,只有少数候选行星出现。这些潜在的游荡行星中的大多数看起来都是巨大的,其质量是木星的2到40倍(一个木星相当于大约300个地球)。但是现在,天文学家们相信他们发现了一个游荡的,自由漂浮的行星,大约相当于地球的质量,在银河系的内部游荡。

10月29日刊登在《天体物理学杂志快报》上的这一发现,可能标志着迄今为止探测到的最小的游荡行星,它有助于证明一个长期存在的宇宙理论。根据这项研究,部分科学家认为这是一个很好的证据,表明自由漂浮的地球大小的行星可能是银河系中最常见的一些天体。

“探测到如此低质量物体的几率极低,”研究报告的主要作者、加州理工学院的博士后普尔泽梅克·姆罗兹在一封电子邮件中告诉《现场科学》,“不是我们很幸运,就是这样的天体在银河系中很常见。它们可能像星星一样常见。”

爱因斯坦引力透镜效应

我们星系中的大多数系外行星之所以可见,是因为它们的恒星主星。从字面意义上讲,恒星提供的光可以让天文学家直接观察外星世界。当一颗行星太小或太远而无法直接看到时,科学家仍然可以通过它对其主星施加的轻微引力(称为径向速度法)或通过行星经过恒星面向地球一侧前方时发生的闪烁(凌日法)来探测到它。

游荡行星,顾名思义,就是没有恒星照亮它们的路。相反,探测游荡行星涉及爱因斯坦广义相对论的一个方面,即引力透镜效应。通过这种现象,一颗行星(甚至更大质量的物体)就像一个宇宙放大镜,它会暂时弯曲其背后物体的光线。

姆罗兹在一份报告中解释说:“如果一个大质量物体经过一个基于地球的观察者和一个遥远的源恒星之间,它的引力会使光源的光线发生偏转和聚焦。观测者将测量到源星的短暂变亮。”

弯曲光的物体越小,恒星的亮度变化的时间就越短。研究人员说,虽然一颗质量几倍于木星的行星可能会产生持续数天的增亮效应,但一颗质量与地球相当的微不足道的行星只会使源星变亮几个小时,甚至更少。这种罕见的现象被称为“微透镜”

“观察微透镜的机会非常渺茫,”姆罗兹补充道,“如果我们只观测到一颗源星,我们将不得不等待近一百万年,才能看到这个源星被微透镜化。”

姆罗兹和他的同事们在他们的研究中不仅仅观察了一颗恒星,他们观察了数以亿计的恒星。波兰华沙大学的一项恒星调查自1992年以来发现了至少17颗系外行星,利用光学引力透镜实验(OGLE)的观测结果,研究小组凝视银河系中心,寻找微透镜现象的蛛丝马迹。

2016年6月,他们见证了有史以来最短的微透镜活动。这颗恒星距离银河系最稠密的部分大约2.7万光年,它只亮了42分钟。计算表明,这颗游荡的行星没有被8个天文单位(AU,即地球到太阳平均距离的8倍)以内的任何恒星给束缚。

根据这颗行星离源星有多远(用目前的技术无法判断),这个无赖世界的质量可能介于地球质量的一半到一个之间。无论哪种情况,这个漫游的世界都将是有史以来探测到的质量最低的流氓行星。根据Mroz的说法,这对行星形成科学来说是一个“巨大的里程碑”。

华沙大学的研究报告合著者波莱斯基说,未来的行星搜寻望远镜,比如美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜计划于20世纪20年代中期发射,它将对星系最微小的微透镜现象更加敏感。如果说质量与地球差不多的孤立行星确实是银河系中最常见的一些天体的话,那么不久就会有更多的孤儿,游荡行星被发现。