流浪行星,又稱星際行星、孤兒行星,是指與行星質(zhì)量相近、游離于星系(數(shù)量巨大的恒星系及星際塵埃組成的運(yùn)行系統(tǒng))中的天體,它們不圍繞任何恒星公轉(zhuǎn),如同流浪者一樣,在星系中漫無(wú)目的地游蕩。
流浪行星可能是受其他天體引力作用,從它們的母恒星系統(tǒng)中被彈出去的。例如,科幻小說《三體》中,幾顆恒星相距較近,一些原本圍繞一顆恒星繞轉(zhuǎn)的行星,受到其他恒星的引力作用,被拋射了出去,從此“無(wú)家可歸”。它們也可能是在行星系統(tǒng)形成期間,被彈射出來的原行星(形成于太陽(yáng)系早期的天體)。
此外,還有一種流浪行星,它們自帶流浪屬性,從“出生”到形成一直未被恒星捕獲。
科學(xué)家推測(cè),銀河系內(nèi)流浪行星的總數(shù)可達(dá)數(shù)十億至數(shù)萬(wàn)億。不過,由于行星幾乎不發(fā)光或者發(fā)光微弱且不靠近恒星,一般探測(cè)系外行星的手段較難觀測(cè)到它們。目前,人類已經(jīng)探測(cè)到的疑似流浪行星約100 顆,但真正得到確認(rèn)的只是少數(shù)。流浪行星大小不一,質(zhì)量較大的為木星的十幾倍,較小的比地球還輕。
用紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡捕捉新“流浪者”
紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是接收天體紅外輻射的望遠(yuǎn)鏡,有些流浪行星是被它發(fā)現(xiàn)的。例如,2013 年, 被紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的PSOJ318.5-22。據(jù)推測(cè),這位“流浪者”距離地球大約80光年,年齡為1200萬(wàn)年,質(zhì)量為木星的6 倍。
通常,流浪行星接收不到恒星的輻射,因此,溫度可能很低且?guī)缀醪话l(fā)光發(fā)熱,所以很難探測(cè)。但是,PSOJ318.5-22是一顆新誕生的行星,因此溫度較高。據(jù)估計(jì),它的云層溫度有800攝氏度,可以被紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡捕捉到。
用射電望遠(yuǎn)鏡捕捉帶極光的“流浪者”
擁有極光的流浪行星概念圖(創(chuàng)作/ 查克·卡特【Chuck Carter】,加州理工學(xué)院)
射電望遠(yuǎn)鏡,是對(duì)天體發(fā)出的無(wú)線電波進(jìn)行觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡。我們熟悉的中國(guó)“天眼”是目前世界上單體口徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡。
2016年, 位于美國(guó)新墨西哥州的甚大陣射電望遠(yuǎn)鏡捕捉到了一顆疑似流浪行星——SIMPJ013656.5+093347。它位于雙魚座,距離地球20光年,質(zhì)量可能是木星的12倍。
神奇的是,這位疑似“流浪者”竟然帶著發(fā)光的“皇冠”——極光!雖然研究人員暫時(shí)還不知道它自帶發(fā)光“皇冠”的原因,但它的磁場(chǎng)非常強(qiáng),大約是木星磁場(chǎng)強(qiáng)度的200 倍。這或許能幫助研究人員揭開它擁有強(qiáng)烈極光的秘密。
用微引力透鏡發(fā)現(xiàn)的流浪行星群
還有些流浪行星“候選者”是通過微引力透鏡被發(fā)現(xiàn)的。
光經(jīng)過大質(zhì)量天體附近時(shí),會(huì)發(fā)生朝向天體的偏折,這與凸透鏡的聚光作用類似,被稱為引力透鏡。
引起光線偏折的天體可以是巨大的星系,也可以是恒星、行星。后者質(zhì)量遠(yuǎn)小于星系,產(chǎn)生的引力偏折效應(yīng)微弱,因此被稱為微引力透鏡。與發(fā)生在星系尺度上的引力透鏡現(xiàn)象相比,微引力透鏡的源天體質(zhì)量很小,光的偏折要小得多,通常情況下難以直接觀測(cè)到微引力透鏡所成的像,而只能觀察到光度(發(fā)光體發(fā)光的亮度)在瞬間增強(qiáng)。
當(dāng)一顆流浪行星出現(xiàn)在某顆恒星到地球的光路之間時(shí),它造成的微引力透鏡現(xiàn)象能在短時(shí)間內(nèi)令背景光發(fā)生畸變。
2020年9月, 天文學(xué)家利用微引力透鏡首次探測(cè)到一顆流浪行星——OGLE-2016-BLG-1928。2021年12月,天文學(xué)家利用微引力透鏡發(fā)現(xiàn)了迄今為止最大的流浪行星群,數(shù)量在70 ~170顆。
隨著天文觀測(cè)設(shè)備的發(fā)展,將有更多的流浪行星被發(fā)現(xiàn),或許有一天,我們還能在這些“流浪者”上發(fā)現(xiàn)生命跡象。
(責(zé)任編輯 / 陳琛 美術(shù)編輯 /周游)
凸透鏡的聚光效果示意圖
微引力透鏡導(dǎo)致背景恒星亮度突然變化示意圖
流浪行星產(chǎn)生微引力透鏡,導(dǎo)致背景中一顆恒星的光變(概念圖)(創(chuàng)作/ 揚(yáng)·斯科龍【Jan? Skowron】,華沙大學(xué)天文臺(tái))