银河系中发现漂流的流氓落基行星

并不是所有的行星都绕恒星运行。相反，有些是“自由漂浮”的流氓，在被驱逐出他们自己的系统后，在星际空间漂流。几十年来，天文学家一直试图研究这种难以捉摸的遗弃物，希望找到它们的大小和数量模式，这些模式可能会揭示行星系统如何出现和演化的隐藏细节。

到目前为止已知的少数几个自由漂浮者中，大多数都是巨大的气体巨星，但现在研究人员可能已经发现了一个小到足以像岩石一样-甚至比地球还小的。如果它的流氓状态得到确认，这个质量大致相当于火星到地球的天体将是有史以来见过的最小的自由漂浮行星。然而，由于美国国家航空航天局(NASA)即将于2020年代中期发射的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)，寻找如此小的世界可能很快就会成为例行公事。

大多数行星搜索方法依赖于观察恒星光线中的细微变化来辨别任何轨道上的同伴。但是自由漂浮的世界当然没有星星。相反，天文学家使用爱因斯坦广义相对论的一个怪癖来定位这些丢失的行星：所有的大质量物体都会扭曲自己周围的时空，就像保龄球拉伸橡皮布一样，可以充当透镜来放大遥远的来源。当一颗“透镜状”的前景行星与背景恒星正确对准时，它会放大该恒星的光线，导致轻微的变亮。这项技术被称为微透镜技术，天文学家最先将其用于发现黑洞。

到目前为止，通过微透镜发现的大约100个行星中，只有4个被确认为自由漂浮的。其余的都是围绕恒星旋转的行星，其轨道伸展得如此之长，以至于它们通常不会通过其他标准的行星搜索技术被发现。新发现的被称为OGLE-2016-BLG-1928的小世界有可能附着在一颗恒星上。但如果是这样的话，它的轨道将使它与其恒星宿主的距离至少是地球与太阳距离的8倍。确认这颗行星可能的自由漂浮状态还需要几年的时间，如果存在的话，任何潜在的母星都需要足够的时间来改变自己的位置，以便它的光线可以与背景恒星的光线分开。

“这真的是一个非常令人兴奋的结果，”俄亥俄州立大学的天文学家安德鲁·古尔德说，他也是描述这一结果的预印论文的作者之一。这项由加州理工学院的Przemek先生óz领导的研究已经提交给“天体物理学杂志快报”，目前正在对其进行审查。“这是获得这个星球的一个巨大的里程碑，”古尔德补充道。

俄亥俄州立大学的天文学家斯科特·高迪(Scott Gaudi)说：“这是一个非常有力的结果，几乎可以肯定是一颗低质量的行星。”他领导的科学团队正在为NASA的罗马望远镜确定最佳观测策略，他并不是发现新大陆的团队的成员。“这让我们第一次窥探到银河系中可能存在的地球质量行星的数量分布，”他说。

大多数行星是由恒星诞生后留下的气体和尘埃形成的。在被称为核心吸积的主要行星形成模型下，气体和尘埃逐渐和增量地结合在一起，形成越来越大的碎片，最终聚合成行星。相反，一种相互竞争的理论--圆盘不稳定性--提出，圆盘的小部分迅速塌陷形成行星，它有利于创造更大的世界，而不是更小的岩石世界。

并不是一个家庭中的所有星球都和睦相处。气体巨星可以扮演欺凌弱小的角色，将他们的小兄弟姐妹抛入拉长的轨道，或者将他们完全抛出他们的系统。这些被抛出的世界可能会继续以自由漂浮的行星的形式在太空中飞行。

自1992年以来，光学引力透镜实验(OGLE)一直在扫描天空，寻找由微透镜事件引起的微弱恒星闪烁。但是直到奥格尔先生和他的同事查看了一些奥格尔的档案数据，这个新世界才被发现。通过将奥格尔的结果与韩国微透镜望远镜网络的同期观测结果相结合，以及来自欧洲航天局银河系地图绘制的GAIA卫星的数据，该团队能够更好地估计对测量这颗假定的自由漂浮行星的质量有用的属性，例如世界与背景恒星之间的距离。劳斯先生和他的同事们最终将世界的质量固定在火星和地球之间的某个地方--使它成为微透镜所发现的最小的天体之一。

“这真的是我们所能做的事情的边缘，”高迪说。

这一发现暗示，在恒星之间的空间中，岩石世界是很常见的。在天文学家目前的能力极限下探测到这样的东西表明，奥格尔要么非常幸运，要么是小型自由漂浮的行星在银河系游荡着大量的天文。

一颗自由漂浮的类地行星的发现表明，这些天体实际上是存在的，而在它们被理论化之前，它们只是存在。随着更多的低质量漂流者被发现，他们可以帮助科学家缩小世界是如何诞生的。核心吸积模型表明，行星应该形成簇状，而恒星可能在盘状不稳定性下形成一个单一的世界。由于它们的孤立性，单一世界系统将没有行星可供弹射。如果随着技术的进步，天文学家发现的自由漂浮世界寥寥无几，那么作为行星形成的主导模式，盘状不稳定性可能会获得更有力的支持。同时，寻找在深空漂流的地球世界也为核心吸积模型提供了更多的支持。加拿大理论天体物理研究所的助理研究员魏朱(音译)说，在圆盘不稳定的情况下，“很难形成如此低质量的行星”，他没有参与这一新发现。相反，新发现的漂移体为岩心增生模型提供了强有力的支持。“这是个好兆头，”他说。

但行星相互作用引起的抛射并不是导致世界在恒星中飞行的唯一方式，理论家们在研究中将不得不考虑这一点。大多数恒星形成星团，周围环绕着它们自己的恒星兄弟姐妹，它们可能比行星更善于分享。它们系统外围的世界可能会被一颗经过的恒星的引力完全拉开，要么加入另一颗恒星的行星集合，要么被抛到太空中。一些被遗弃的星球甚至会发现自己在从一个恒星跳到另一个恒星，依附于一个又一个太阳，并被从另一个太阳剥离。“它们基本上就是乒乓球行星，”德国Jülich研究中心的天文学家苏珊娜·普法尔兹纳(Susanne Pvalzner)说，她不是奥兹团队的成员。

除了对行星形成模型的潜在影响之外，这颗新发现的流氓行星已经对天文学家未来任务的计划产生了影响。根据高迪的说法，这加强了罗曼改变调查策略的理由。OGLE的观测只使用了一个滤光器，但两个不同的滤光器可以帮助更容易地解开源星，对有助于确定这颗自由漂浮行星质量的恒星属性进行更强有力的测量。罗曼最初计划将大部分观测集中在单一过滤器上，只是偶尔切换到第二个过滤器，但高迪表示，新的研究正在让规划团队重新调查更多的双过滤器观测是否值得降低数据质量。

朱说，无论如何，目前的最佳猜测表明，罗曼应该会揭示200多颗自由漂浮的火星大小的行星-足以潜在地确定大多数行星是行星相互作用的产物，还是星团中恒星相遇的产物。相比之下，古尔德怀疑罗曼能否探测到足够数量的小世界来有力地区分这两种可能性，但他仍然对未来天文台的变革效果持乐观态度。

“罗马人将以比我们今天更高的速度发现更多自由漂浮的行星，”他说。“这将是一个巨大的飞跃。”