宇宙中的孤独流浪者

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1995年10月6日 ，天文学家发现太阳系外第一颗行星。两名瑞士天文学家在佛罗伦萨国际天文会议上公布，他们在银河系发现一颗行星。这是人们在太阳系以外发现的第一颗行星，被视为近几十年里最重大的天文发现。



拥有极光的流浪行星概念图
（图源：《知识就是力量》杂志）



科幻电影《流浪地球2》中，为了逃离太阳氦闪带来的灾难性后果，人们给地球安装了一系列巨大无比的发动机。通过发动机先让地球停止自转，然后推动地球脱离绕日轨道，逃离太阳系。电影情节虽然是假造的，但在宇宙中，真的存在流浪的星球，而且数量还很多，天文学家称之为“流浪行星”。





星系中的“流浪者”





流浪行星，又称星际行星、孤儿行星，是指与行星质量相近、游离于星系（数量巨大的恒星系及星际尘埃组成的运行系统）中的天体，它们不围绕任何恒星公转，如同流浪者一样，在星系中漫无目标地游荡。



流浪行星（图源：《知识就是力量》杂志）


流浪行星大概是受其他天体引力作用，从它们的母恒星系统中被弹出去的。例如，科幻小说《三体》中，几颗恒星相距较近，一些本来围绕一颗恒星绕转的行星，受到其他恒星的引力作用，被抛射了出去，从此“无家可归”。它们也大概是在行星系统形成期间，被弹射出来的原行星（形成于太阳系早期的天体）。


此外，还有一种流浪行星，它们自带流浪属性，从“出生”到形成不停未被恒星捕获。





发现流浪行星的“利器”

——天文望远镜




科学家推测，银河系内流浪行星的总数可达数十亿至数万亿。不过，由于行星几乎不发光或者发光微弱且不靠近恒星，一般探测系生手星的手段较难观测到它们。目前，人类已经探测到的疑似流浪行星约100颗，但真正得到确认的只是少数。流浪行星大小不一，质量较大的为木星的十几倍，较小的比地球还轻。


用红外光学望远镜捕获新“流浪者”


红外光学望远镜是吸取天体红外辐射的望远镜，有些流浪行星是被它发现的。例如，2013年，被红外光学望远镜发现的PSOJ318.5-22。据推测，这位“流浪者”距离地球大约80光年，年龄为1200万年，质量为木星的6倍。


通常，流浪行星吸取不到恒星的辐射，因此，温度大概很低且几乎不发光发热，所以很难探测。但是，PSOJ318.5-22是一颗新诞生的行星，因此温度较高。据估计，它的云层温度有800摄氏度，可以被红外光学望远镜捕获到。


用射电望远镜捕获带极光的“流浪者”


射电望远镜，是对天体发出的无线电波进行观测的望远镜。我们熟悉的中国“天眼”是目前天下上单体口径最大的射电望远镜。


2016年，位于美国新墨西哥州的甚大阵射电望远镜捕获到了一颗疑似流浪行星。它位于双鱼座，距离地球20光年，质量大概是木星的12倍。


神奇的是，这位疑似“流浪者”竟然带着发光的“皇冠”——极光！虽然研究职员暂时还不知道它自带发光“皇冠”的原因，但它的磁场非常强，大约是木星磁场强度的200倍。这大概能帮助研究职员揭开它拥有强烈极光的机密。


用微引力透镜发现的流浪行星群


还有些流浪行星“候选者”是通过微引力透镜被发现的。



微引力透镜导致背景恒星亮度突然变化示意图
（图源：《知识就是力量》杂志）



光颠末大质量天体附近时，会发生朝向天体的偏折，这与凸透镜的聚光作用雷同，被称为引力透镜。

凸透镜的聚光效果示意图
（图源：《知识就是力量》杂志）



引起光线偏折的天体可以是巨大的星系，也可以是恒星、行星。后者质量远小于星系，产生的引力偏折效应微弱，因此被称为微引力透镜。与发生在星系尺度上的引力透镜现象相比，微引力透镜的源天体质量很小，光的偏折要小得多，通常情况下难以直接观测到微引力透镜所成的像，而只能观察到光度（发光体发光的亮度）在刹时增强。


当一颗流浪行星出现在某颗恒星到地球的光路之间时，它造成的微引力透镜现象能在短时间内令背景光发生畸变。


2020年9月，天文学家利用微引力透镜首次探测到一颗流浪行星——OGLE-2016-BLG-1928。2021年12月，天文学家利用微引力透镜发现了迄今为止最大的流浪行星群，数量在70～170颗。


随着天文观测装备的发展，将有更多的流浪行星被发现，大概有一天，我们还能在这些“流浪者”上发现生命迹象。






撰文 | 韩文标
责任编辑 | 陈琛
运营编辑 | 段阳阳
质量审核 | 业蕾


文章来源：《知识就是力量》杂志
《流浪行星》

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来源：https://view.inews.qq.com/k/20241006A06DCO00
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