天文学家们关于行星定义的争论从未停止(参见:冥王星)。但有一点是肯定的——有许多介于两种宇宙天体之间的物体。
现在,研究人员又在其中加入了一种新的模糊界限的世界。在一项即将发表在《皇家天文学会月报》上的研究中,天文学家们命名了一类新的理论天体,它们最初是围绕大型行星运行的卫星,但最终会独立运行。他们称之为“流浪行星”(ploonets)。科学家们认为这些天体应该独立围绕它们的宿主恒星运行,甚至可以在过去和现在的系外行星搜寻调查中被发现,比如开普勒和凌日系外行星巡天卫星(TESS)。
更令人惊喜的是:由于地球的月球正缓慢地螺旋式远离我们的行星,研究团队表示,我们唯一的天然卫星可能在约50亿年后也变成一颗流浪行星。不幸的是,那时正好赶上我们的恒星膨胀成一颗红巨星,其直径将大致与地球轨道相当,我们的月球届时将被太阳彻底烘烤。
是什么造就了流浪行星?
在过去的几十年里,天文学家已经发现了超过4000颗已确认的系外行星,以及近乎同样多的系外行星候选者。天文学家从这项庞大的普查中得知,数量惊人的巨型系外行星——被称为“热木星”——位于离它们的宿主恒星异常近的地方。尽管我们探测到如此多热木星的部分原因归结于观测偏差,但这个庞大的奇特行星样本仍然引发了关于行星如何形成的问题。
其中一个问题是:热木星是如何离它们的宿主恒星如此之近的?经典的行星形成理论——基于我们自己的太阳系——认为行星基本上在它们一生所处的同一位置形成。但部分由于我们迄今为止在其他恒星周围观测到的热木星数量之多,现代行星形成模型强烈表明大型行星会经历巨大的迁徙,随着时间的推移使它们更接近它们的恒星。
在这些迁徙时期,存在着大量的引力争夺位置。当行星到达恒星附近的最终目的地时,这种宇宙混乱只会有增无减。根据这项新研究,当行星过于接近其恒星时,恒星的引力最终可以将一些卫星抛入围绕其中心恒星的轨道——从而将它们的名称从卫星变为流浪行星。
当然,这是在卫星没有先撞向它们的行星或宿主恒星的情况下。然而,根据该团队的新模拟,近50%被抛射的卫星在被从行星轨道中踢出后,可以在围绕其宿主恒星的稳定轨道中暂时存活。此外,作者写道,如果新形成的流浪行星设法从围绕其宿主恒星的气体和尘埃盘中获得一些质量,它们最终可以演变成“成熟的小行星”。
尽管流浪行星似乎不会永远存在,但模拟显示,一小部分可以持续数亿年。因此,由于至少一些流浪行星可以持续一段时间,研究人员认为过去和现在的系外行星调查应该能够发现它们。作者写道:“由于我们现象学模型的时间尺度很可能低估了实际时间尺度,这些结果表明在这些瞬态过程中观测到流浪行星的可能性相对较高。”
我们已经发现流浪行星了吗?
尽管目前尚未明确探测到围绕恒星运行的流浪行星,但至少有几个例子可能符合条件。这些潜在流浪行星的证据来自迄今尚未得到充分解释的令人费解的系外行星观测结果。
例如,这篇新论文的研究人员描述了“卫星与恒星的碰撞如何解释克罗诺斯和克里奥斯恒星(HD 240430 和 HD 240429)的异常光谱特征,它们显示出深厚的重元素痕迹。”这是因为流浪行星可能主要由易挥发物质构成——即氢和水等快速蒸发的轻元素和化合物——并且由于流浪行星距离其宿主恒星如此之近,这使它们暴露在非常强的恒星辐射下。
根据作者的说法,这意味着在数百万年里,一颗流浪行星将失去其大部分较轻的元素,留下一颗相当重的金属流浪行星。如果这些富含金属的流浪行星随后被其宿主恒星吸收,它们可以产生观测信号,表明恒星吞噬了岩石行星,克罗诺斯的情况可能就是如此。
同样,一颗解体的流浪行星也可能解释系外行星观测中发现的其他奇怪特征。根据作者的说法,此类观测包括“KIC-8462852(塔比星)光变曲线的令人费解的行为……或KIC 12557548和KIC 3542116周围的假想系外彗星特征。所有这些过程,连同其潜在的物理机制,仍有待在行星、卫星和环形成理论的背景下得到适当的理解。”
尽管这项新研究调查了流浪行星可能是一些迄今观测到的奇特系外行星光变曲线的原因,但作者指出,需要更多的研究来准确识别流浪行星的特征。一旦确定,其他研究人员就可以筛选开普勒、TESS以及即将发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据,以找出可能的流浪行星踪迹。
只有到那时,我们才能确定流浪行星究竟是一个有趣的假说,还是一个以前被忽视的真实宇宙天体类别——一个我们的月球可能在数十亿年后加入的类别。














