天文學(xué)家首次精確測(cè)定了一顆“流浪行星”的質(zhì)量和距離，確認(rèn)其體量約為土星質(zhì)量，是一顆在劇烈行星動(dòng)力學(xué)事件中被母恒星系統(tǒng)拋入星際空間的自由漂浮行星。 這項(xiàng)新研究通過(guò)同時(shí)利用地面望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，在一次短暫的引力微透鏡事件中鎖定了這顆行星，為研究“漂泊行星”的起源和性質(zhì)提供了難得的樣本。

通常，行星都會(huì)圍繞一顆或多顆恒星運(yùn)行，但越來(lái)越多證據(jù)顯示，銀河系中存在一批“獨(dú)行俠”行星，它們沒(méi)有已知的恒星伴侶，被稱為自由漂浮行星或“流浪行星”。 這類天體本身幾乎不發(fā)光，人類只能在其經(jīng)過(guò)背景恒星前方、用自身引力短暫放大背景星光時(shí)，借助引力微透鏡效應(yīng)捕捉到極其細(xì)微的亮度變化。 然而，傳統(tǒng)微透鏡觀測(cè)往往難以確定事件發(fā)生的精確距離，從而無(wú)法單獨(dú)推算出行星的真實(shí)質(zhì)量，使得這些“漂泊者”的基本物理屬性長(zhǎng)期處于不確定狀態(tài)。

在這項(xiàng)由董碩博等人領(lǐng)導(dǎo)的研究中，團(tuán)隊(duì)捕捉到了一次持續(xù)時(shí)間很短的微透鏡事件，經(jīng)分析顯示其透鏡體為一顆不伴隨恒星的行星。 與以往不同的是，這一次的事件不僅通過(guò)多項(xiàng)地面巡天項(xiàng)目監(jiān)測(cè)到，同時(shí)也被空間望遠(yuǎn)鏡“蓋亞”從地球軌道附近的不同視角記錄下來(lái)。 正是這種地面—太空“立體觀測(cè)”的罕見(jiàn)組合，使科研人員得以比較不同位置上觀測(cè)到的光變時(shí)間差與形態(tài)差異，從中測(cè)得所謂的微透鏡視差參數(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)將這一視差測(cè)量與有限源點(diǎn)透鏡模型結(jié)合，成功解算出了這顆行星的質(zhì)量和在銀河系中的具體位置。 結(jié)果顯示，這顆自由漂浮行星的質(zhì)量約為土星質(zhì)量的一個(gè)量級(jí)，屬于典型的氣體巨行星范疇，而其所在位置距離銀河中心大約三千秒差距。 研究人員據(jù)此判斷，這樣一顆低質(zhì)量氣體巨行星更可能最初誕生在類似太陽(yáng)系的行星系統(tǒng)內(nèi)部，而非像小質(zhì)量恒星或褐矮星那樣通過(guò)孤立塌縮獨(dú)立形成。

理論模型表明，低質(zhì)量“流浪行星”大多起源于恒星周?chē)男行窍到y(tǒng)，在漫長(zhǎng)演化過(guò)程中，由于軌道不穩(wěn)定、行星間近距離遭遇，或恒星多星系統(tǒng)中的引力擾動(dòng)，被逐漸推向高偏心軌道直至完全擺脫母星引力束縛，最終被“甩”入星際空間。 本次觀測(cè)所揭示的土星質(zhì)量自由漂浮行星，恰好為這一“拋出”情景提供了有力觀測(cè)支持，也為統(tǒng)計(jì)銀河系中類似天體的數(shù)量和質(zhì)量分布提供了關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)。

論文同期發(fā)表的評(píng)論文章指出，這次將地基和空間平臺(tái)同時(shí)用于微透鏡事件觀測(cè)的實(shí)踐，為未來(lái)相關(guān)探測(cè)任務(wù)提供了重要技術(shù)路線參考。 評(píng)論作者加文·科爾曼認(rèn)為，持續(xù)推進(jìn)這種多視角聯(lián)合觀測(cè)，將幫助天文學(xué)家更全面地理解銀河系中行星形成和演化的多樣路徑，尤其是那些最終“孑然一身”在星際間漂流的世界。 研究人員預(yù)計(jì)，隨著計(jì)劃于2027年發(fā)射的南�！じ窭俳z·羅曼空間望遠(yuǎn)鏡等新一代設(shè)施投入使用，人類發(fā)現(xiàn)和“稱重”自由漂浮行星的速度將顯著提升。

編譯自/ScitechDaily