长期以来,天文学家在星际空间中发现了数颗孤独漂泊的神秘天体——流浪行星候选体。这些不围绕任何恒星运行的天体引发了科学界的广泛关注,但其真实身份始终缺乏确凿的科学证据。当流浪行星从背景恒星前方掠过时,其引力会如透镜般弯曲星光,使恒星短暂增亮,此现象被称为微引力透镜事件。近十年来,地面巡天望远镜已捕捉到约十例流浪行星候选体,但这些天体最关键的属性——质量,始终无法被独立且准确测定。天文学家们只能依赖统计模型进行粗略估算,缺少直接观测依据来确定这些候选体究竟是行星、褐矮星还是恒星。 转机出现在2024年5月3日。韩国KMTNet项目与波兰OGLE项目的地面望远镜共同捕捉到一个编号为"KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516"的候选体信号,增亮过程仅持续约两天。北京大学物理学院天文学系东苏勃教授领衔的研究团队敏锐意识到,欧洲空间局的盖亚卫星恰好在扫描同一天区。这一巧合极其罕见——盖亚卫星通常每月才回访同一区域,极难捕捉到仅持续一两天的短暂事件。然而在这次事件发生的窗口内,盖亚卫星不仅正在观测,更因其特殊的轨道方位,覆盖了事件亮度峰值附近长达16小时的关键阶段,获得了多达6次测量。在盖亚卫星超过十年的服役期内,这样的巧合仅此一次。 研究团队紧紧抓住了这次千载难逢的机遇,成功测量到了"微引力透镜视差"效应。这一方法的原理是利用盖亚卫星与地面望远镜之间的巨大距离基线进行立体观测。人眼依靠几厘米的瞳孔间距产生立体视觉,而盖亚与地面望远镜构成的"双眼"基线长达150万公里。视差效应导致从盖亚视角看到事件峰值的时间,较地面视角晚了约两个小时。正是这一时间上的差异,使得研究团队得以提取该候选体的距离信息,进而将其质量和距离分别确定下来。 最终分析表明,引发此次微引力透镜事件的天体质量约为木星质量的五分之一,即与土星相当。这一结果首次确凿证实该候选体是一颗行星,从而排除了其属于质量更大的褐矮星或恒星的可能性。这项成果不仅标志着流浪行星研究步入精确测量新阶段,其发展的微引力透镜视差测量方法更为下一代空间巡天望远镜的大规模探测铺平了道路。国际学术期刊《科学》的审稿人评价称,这项研究凸显了天地协同观测的优势和重要性,是理解行星形成与动力学演化的一个重要里程碑。 东苏勃教授表示,这一发现继续表明银河系可能遍布着流浪行星,它们很可能是被原生行星系统"抛射"出来而形成的。这为理解行星系统的动力学演化提供了新的观测证据。目前,人类对流浪行星这一新兴行星族群的认识仍处于起步阶段,许多基本问题亟待解答:银河系内究竟有多少流浪行星?哪种行星更易被驱逐出原生系统? 展望未来,多个重大空间巡天项目将推动流浪行星研究进入新阶段。美国国家航空航天局计划于今年晚些时候发射的Roman空间望远镜,预计能系统发现数百颗流浪行星。我国自主研发的中国空间站巡天空间望远镜(CSST)预计于近期发射,其强大的光学巡天能力同样适用于流浪行星搜寻。此外,我国计划发射的"地球2.0"(ET)卫星也将探测流浪行星列为其重要科学目标之一。这些设备将帮助天文学家以大样本回答多项根本问题,推动对宇宙行星系统的深入认识。
从捕捉短暂信号到确定天体质量,这项成果展现了精密观测与创新方法的力量。流浪行星的存在揭示了行星系统演化的复杂性,而对它们的研究将帮助人类更深入理解宇宙的普遍规律。随着更多观测计划的实施,银河系中流浪行星的谜题正逐步揭开。