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未来空间望远镜或将发现数百颗流浪行星

了解流浪行星——隐藏在我们银河系中的自由漂浮的行星。了解即将推出的望远镜如何计划揭开它们的秘密!

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流浪行星,如这张艺术概念图所示,独自在星际空间中漂移,据信在银河系中普遍存在。两台即将推出的太空望远镜可能有助于发现更多这些微弱的天体。来源:NASA/JPL-Caltech

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我们的银河系拥有数十亿行星,它们围绕着数十亿颗恒星在数十亿个行星系统中运行。但在它们之间的空间中,没有被任何恒星束缚的是自由漂浮的行星。天文学家称它们为“流浪行星”,因为它们被踢出了自己的行星系统。

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天文学家已经开始发现 handfuls of these lonely worlds,但这些行星仍然是神秘的。根据最近发表在《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters) 上的一篇论文,定于 2020 年代发射的两台太空望远镜可能会改变这种情况。

流浪行星很难研究,因为它们是孤立的。当一颗行星围绕一颗恒星运行时,天文学家可以观测这颗恒星来了解更多关于这颗行星的信息。例如,当一颗行星从地球的角度从恒星前方经过时,天文学家可以利用关于恒星光被遮蔽多少的信息来推断出行星的大小。

但对于自由漂浮的行星来说,这是不可能的。而且由于这些天体很小、很微弱,天文学家几乎无法直接研究它们。

然而,未来十年内将发射的太空望远镜可能为天文学家提供一个独特的机会来研究这些行星。通过探测这些行星对周围空间产生的影响,它们有可能发现数百颗新的流浪行星。结合即将推出的欧几里得太空望远镜 (Euclid space telescope) 和广域红外巡天望远镜 (Wide Field Infrared Survey Telescope) 的观测数据,甚至可以让天文学家估算出其中一些行星的质量——这是确定行星是岩石性的还是气态的关键。

今天的天文学家可以通过观察黑洞和星系扭曲时空来研究它们。虽然行星的质量相比之下很小,但根据爱因斯坦的广义相对论,它们仍然会——即使是极其微弱地——弯曲时空。因此,当一颗流浪行星从望远镜的角度从一颗背景恒星前方经过时,行星周围的时空扭曲会弯曲来自背景恒星的一些光线。天文学家将这种普遍现象称为引力透镜效应,特别是对于行星这样低质量的天体,称为“微引力透镜”。

对望远镜来说,“微引力透镜”中的恒星会随着行星从其前方经过而似乎先变亮,然后再次变暗。通过同时用两台望远镜对准一颗流浪行星,天文学家可以从两个角度看到微引力透镜现象,并比仅使用一台望远镜更好地估算出行星的质量。

“这是一个非常宝贵的工具,”拉科布雷天文台 (Las Cumbres Observatory) 的天文学家、新研究的作者之一埃蒂安·巴切莱特 (Etienne Bachelet) 说。他说,这种方法是测量自由漂浮行星质量的为数不多的方法之一。这将是了解这些神秘的、孤独的世界真正是什么样的关键线索。

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