首次！科學家發現與地球大小相似的「流浪行星」

到目前為止，科學家們已經發現了4000多顆系外行星。儘管許多已知的系外行星與我們太陽系的行星並不相似，但它們有一個共同點——它們都圍繞著一顆恆星運行。

但茫茫宇宙間，還可能充滿了神秘的「流浪行星」，它們的引力不受任何恆星的束縛。

由波蘭天文學家領導的一個國際科學家小組，最近宣布他們發現了迄今最小的自由「流浪行星」——大約與地球一樣大。具體結果發表在《天體物理學雜誌快報》（Astrophysical Journal Letters）上。

系外行星很少能被直接觀測到。通常，天文學家通過觀察行星的主恆星發出的光來發現行星。例如，如果一顆行星從其母恆星的圓盤前穿過，那麼該恆星的亮度就會周期性地下降一小部分，從而導致所謂的「凌日」現象。天文學家還可以測量由行星引起的恆星運動。

自由「流浪」的行星幾乎不發射任何輻射，而且——根據定義——它們不圍繞任何主星運行，因此它們無法用傳統的天體物理探測方法去發現。

然而，「流浪行星」可以通過一種叫做引力微透鏡（gravitational microlensing）的天文現象被發現。「微透鏡效應」源於愛因斯坦的廣義相對論——一個大質量的物體(透鏡)可能會使一個明亮的背景物體(光源)的光發生彎曲。透鏡的引力就像一個巨大的放大鏡，使遙遠恆星的光發生彎曲和放大。

「如果一個巨大的物體(恆星或行星)從地球上的觀測者和遙遠的源恆星之間經過，它的引力可能會偏轉，聚焦來自行星源的光。加州理工學院的博士後學者和該研究的主要作者Przemek Mroz博士解釋道。「觀察到微透鏡現象的機會非常渺茫，因為三個物體——光源、鏡頭和觀察者——必須近乎完美地對齊。」如果我們只觀察到一顆源星，我們將不得不等待將近100萬年才能看到源行星被微透鏡化。」

這就是為什麼尋找引力微透鏡現象的現代調查要監測銀河系中心的數億顆恆星，那裡的微透鏡現象發生的機率最高。

由華沙大學天文學家領導的「OGLE」調查小組就進行了這樣一個實驗。OGLE是規模最大、時間最長的天空探測之一，它在28年前開始運行。目前，OGLE的天文學家正在使用位於智利拉斯坎帕納斯天文臺（Las Campanas Observatory）的1.3米華沙望遠鏡（Warsaw Telescope）。在每個晴朗的夜晚，他們將望遠鏡對準銀河系的中心區域，觀察數億顆恆星，尋找那些改變它們亮度的恆星。

引力微透鏡不依賴於透鏡的亮度，因此它能夠研究暗淡或黑暗的物體，如行星。微透鏡事件的持續時間取決於透鏡物體的質量——透鏡質量越小，微透鏡事件越短。

大多數觀測到的事件，通常持續數天，是由恆星引起的。由自由漂浮的行星引起的微透鏡效應，其時間尺度僅為幾個小時。通過測量微透鏡事件的持續時間(以及其光曲線的形狀)，我們可以估計出透鏡物體的質量。

科學家們宣布發現了迄今為止發現的時間尺度最短的微透鏡現象，名為OGLE-2016-BLG-1928，其時間尺度僅為42分鐘。

華沙大學天文臺的Radoslaw Poleski博士是這項研究的合著者，他說:「當我們第一次發現這個現象時，很清楚它一定是由一個極其微小的物體引起的。」

事實上，該事件的模型表明，透鏡的質量肯定小於地球，它可能是一個火星質量的物體。此外，這個鏡頭可能是一顆「流浪行星」的圖像。

Radoslaw Poleski博士補充道:「如果透鏡繞著一顆恆星運行，我們就能在事件的光曲線中探測到它的存在。」「我們可以排除行星的恆星在8個天文單位(天文單位是地球和太陽之間的距離)以內的可能性。」

幾年前，目光敏銳的天文學家首次提供了銀河系中存在大量「流浪行星」的證據。然而，這顆新發現的行星是迄今為止發現的最小的「流浪行星」。

「我們的發現表明，可以用地面望遠鏡探測到自由漂浮的低質量行星，並對其進行定性。」OGLE項目的PI Andrzej Udalski教授說。

天文學家懷疑，自由漂浮的行星實際上是在圍繞恆星的原行星盤中形成的(即「普通」行星)，它們是在與其他天體(例如系統中的其他行星)的引力相互作用後，從它們的行星系統中被「驅逐」出去的。

行星形成理論預測，被拋出的行星通常會比地球小。因此，研究「流浪」行星使我們能夠了解年輕行星系的動蕩的演進歷史，比如我們的太陽系。

「流浪行星」的搜尋，是南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope）的科學探測目標之一。該望遠鏡目前由美國宇航局建造。

由於這一事件的短暫性，需要韓國微透鏡望遠鏡網(KMTNet)收集的額外觀測資料來描述這一事件。KMTNet運營著一個由三個望遠鏡組成的網絡，它們分別位於智利、澳大利亞和南非。

如果沒有OGLE天空調查所進行的長期觀測，這一發現是不可能的。該項目是規模最大、時間最長的天空調查項目之一，始於28年前。OGLE調查的首要目標之一是利用引力微透鏡技術尋找和研究暗物質。目前的研究涵蓋了廣泛的主題——搜尋系外行星，研究銀河系和鄰近星系的結構和演化，研究變星、類星體、瞬變物和太陽系天體。

本文來自： 前瞻網