小小的流氓行星是迄今為止最小的系外行星候選者嗎？

2020-11-01 流芳科學

新發現的系外行星候選者的質量可能在火星和地球之間。天文學家發現了迄今已知的最小的「無賴行星」候選者，這個世界可能比地球小，顯然它可以通過我們未附著在恆星上的銀河系航行。潛在的系外行星的質量大約在地球和火星之間，僅重於我們世界的10％。如果得到證實，這一發現將是研究流氓行星的一個重要裡程碑，流氓行星被認為在整個銀河系內外都非常豐富。


  • 藝術家對自由浮動的「流氓」行星的重力微透鏡事件的印象。圖片：©Jan Skowron /華沙大學天文臺）

迄今為止，天文學家已經發現了4000多顆已確認的系外行星。其中大多數是使用「過渡方法」發現的，該方法從觀察者的角度注意到當一個世界越過其主恆星的臉時引起的亮度下降，或者是「徑向速度方法」，它可以發現由行星引力引起的恆星運動。 這兩種技術都取決於宿主恆星的存在，因此不能用於尋找流氓世界。但是另一種搜尋行星的技術可以完成這項工作，即「引力微透鏡」，它涉及到觀察前景物體在遠處的背景恆星前通過。


當這種情況發生時，近距離物體可以充當重力透鏡，以可以揭示前景物體的質量和其他特徵的方式彎曲和放大恆星的光線。帕薩迪納加州理工學院的博士後研究員普爾茲梅克·莫羅茲（Przemek Mroz）說：觀察微透鏡（事件）的機會非常渺茫，因為三個物體（光源，透鏡和觀察者）必須幾乎完全對準。如果我們僅觀察到一顆源恆星，我們將不得不等待近一百萬年才能看到該源是微透鏡。但是像Mroz這樣的星球獵人並沒有一次觀測到一顆星星。


在新研究中，Mroz和他的同事分析了OGLE收集的數據。該項目由波蘭華沙大學領導，在智利的拉斯坎帕納斯天文臺使用1.3米望遠鏡在每個晴朗的夜晚監視銀河系中心附近的數百萬顆恆星。研究人員從OGLE觀測中提取了一個非常有趣的信號-稱為OGLE-2016-BLG-1928的事件，該事件在42分鐘的時間內是有史以來檢測到的最短的微透鏡事件。


該團隊進一步利用了在智利，澳大利亞和南非運營望遠鏡的韓國微透鏡望遠鏡網絡收集的數據對事件進行了描述。華沙大學天文臺的合著者拉多斯勞·波列斯基（Radoslaw Poleski）說：當我們第一次發現這一事件時，很明顯它一定是由一個極小的物體引起的。研究小組的計算表明，透鏡體的質量在火星和地球之間，與紅色星球的距離可能比與我們自己世界的距離更近。OGLE-2016-BLG-1928候選者很可能憑藉其寂寞而在深空進行縮放。


如果鏡頭繞著恆星運行，我們將在事件的光曲線中檢測到它的存在，我們可以排除在大約8個天文單位內有一顆恆星的行星。一個天文單位，即AU，是地球到太陽的平均距離-約9300萬英裡（1.5億公裡）。在我們自己的太陽系中，一個8 AU的天體將在木星和土星之間繞太陽旋轉，這是一個小小的巖石行星存在的奇怪地方。這項新研究10月29日在線發表在《天體物理學雜誌快報》上。

從家裡啟動

迄今為止，天文學家只發現了少數已確認的流氓行星。科學家們說，考慮到這些異國世界的檢測難度，這一數目很小，表明人口眾多。天文學家認為，大多數流氓行星是以「正常」方式出生的，它們是圍繞著新形成的恆星旋轉的氣體和塵埃凝聚而成的。但是，這些世界最終是通過與其他物體（尤其是其氣巨兄弟姐妹）的引力相互作用而脫離了它們的本機系統。


理論上表明，以這種方式射出的大多數流氓是巖石世界，其質量為地球的30％至100％，Mroz及其同事在新研究中指出。因此，OGLE-2016-BLG-1928候選人很可能代表了充斥但難以捉摸的流氓人口。我們很快就可以開始更好地處理這一人口問題。例如，計劃於2020年代中期發射的NASA的Nancy Grace羅馬太空望遠鏡將進行大型微透鏡測量，以及其他科學任務。一項最新研究發現，該調查可能會發現大約250個流氓行星，包括60個左右的地球質量或更輕的行星。

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