科學家們發現,一顆地球大小的行星正在不受約束地穿過銀河系

2020-11-04 Snail先生


一顆遊蕩的類似於地球的行星使其背後的恆星光發生彎曲

地球繞著太陽轉,就像一艘船繞著它的錨繞著圈子航行。但是如果有人或者什麼東西把錨弄鬆了怎麼辦?如果沒有任何恆星或太陽系的束縛,地球會變成什麼樣子呢,它會孤獨地,漫無目標地穿越星際空間嗎?

科學家們懷疑銀河系中可能存在數十億顆自由漂浮的遊蕩行星,但迄今為止,在太陽系以外發現的約4000個行星中,只有少數候選行星出現。這些潛在的遊蕩行星中的大多數看起來都是巨大的,其質量是木星的2到40倍(一個木星相當於大約300個地球)。但是現在,天文學家們相信他們發現了一個遊蕩的,自由漂浮的行星,大約相當於地球的質量,在銀河系的內部遊蕩。

10月29日刊登在《天體物理學雜誌快報》上的這一發現,可能標誌著迄今為止探測到的最小的遊蕩行星,它有助於證明一個長期存在的宇宙理論。根據這項研究,部分科學家認為這是一個很好的證據,表明自由漂浮的地球大小的行星可能是銀河系中最常見的一些天體。

「探測到如此低質量物體的機率極低,」研究報告的主要作者、加州理工學院的博士後普爾澤梅克·姆羅茲在一封電子郵件中告訴《現場科學》,「不是我們很幸運,就是這樣的天體在銀河系中很常見。它們可能像星星一樣常見。」

愛因斯坦引力透鏡效應

我們星系中的大多數系外行星之所以可見,是因為它們的恆星主星。從字面意義上講,恆星提供的光可以讓天文學家直接觀察外星世界。當一顆行星太小或太遠而無法直接看到時,科學家仍然可以通過它對其主星施加的輕微引力(稱為徑向速度法)或通過行星經過恆星面向地球一側前方時發生的閃爍(凌日法)來探測到它。

遊蕩行星,顧名思義,就是沒有恆星照亮它們的路。相反,探測遊蕩行星涉及愛因斯坦廣義相對論的一個方面,即引力透鏡效應。通過這種現象,一顆行星(甚至更大質量的物體)就像一個宇宙放大鏡,它會暫時彎曲其背後物體的光線。

姆羅茲在一份報告中解釋說:「如果一個大質量物體經過一個基於地球的觀察者和一個遙遠的源恆星之間,它的引力會使光源的光線發生偏轉和聚焦。觀測者將測量到源星的短暫變亮。」

彎曲光的物體越小,恆星的亮度變化的時間就越短。研究人員說,雖然一顆質量幾倍於木星的行星可能會產生持續數天的增亮效應,但一顆質量與地球相當的微不足道的行星只會使源星變亮幾個小時,甚至更少。這種罕見的現象被稱為「微透鏡」

「觀察微透鏡的機會非常渺茫,」姆羅茲補充道,「如果我們只觀測到一顆源星,我們將不得不等待近一百萬年,才能看到這個源星被微透鏡化。」

姆羅茲和他的同事們在他們的研究中不僅僅觀察了一顆恆星,他們觀察了數以億計的恆星。波蘭華沙大學的一項恆星調查自1992年以來發現了至少17顆系外行星,利用光學引力透鏡實驗(OGLE)的觀測結果,研究小組凝視銀河系中心,尋找微透鏡現象的蛛絲馬跡。

2016年6月,他們見證了有史以來最短的微透鏡活動。這顆恆星距離銀河系最稠密的部分大約2.7萬光年,它只亮了42分鐘。計算表明,這顆遊蕩的行星沒有被8個天文單位(AU,即地球到太陽平均距離的8倍)以內的任何恆星給束縛。

根據這顆行星離源星有多遠(用目前的技術無法判斷),這個無賴世界的質量可能介於地球質量的一半到一個之間。無論哪種情況,這個漫遊的世界都將是有史以來探測到的質量最低的流氓行星。根據Mroz的說法,這對行星形成科學來說是一個「巨大的裡程碑」。

華沙大學的研究報告合著者波萊斯基說,未來的行星搜尋望遠鏡,比如美國宇航局的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡計劃於20世紀20年代中期發射,它將對星系最微小的微透鏡現象更加敏感。如果說質量與地球差不多的孤立行星確實是銀河系中最常見的一些天體的話,那麼不久就會有更多的孤兒,遊蕩行星被發現。

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