在太阳系中,人类一共发现了8颗行星。八大行星在太阳引力的束缚之下,以椭圆形的轨道绕着太阳公转,并接受来自太阳的光照,得到温暖(虽然有的也很冰冷)。
在宇宙中,并不是所有的行星都像八大行星这么“幸运”。有很多的行星,孤零零地飘荡在宇宙空间。它们没有宿主恒星,始终处于黑暗和寒冷之中,这种行星就是流浪行星(Rogue Planet)。
和普通的行星一样,这些流浪行星也是在星际气体和尘埃中形成的。这些微小的物质在引力作用下结合,最终成长为巨大的行星。然而,这里的质量还是不够多,不足以形成恒星,就只能成为流浪行星了。还有一种可能,那就是某些行星在恒星周围形成,但是因为强烈的引力波动被甩出系统,开始了流浪的生活。
在银河系中,这种流浪行星的数量并不少。根据天文学家的推测,仅仅银河系中就有数十亿颗像木星这么巨大的流浪行星。然而在现实中,天文学家发现的流浪行星非常少。为什么呢?原因很简单,它们不仅微小,而且也无法反射周围恒星的光芒,所以非常黑暗,以至于近乎完美地隐蔽在了漆黑的宇宙空间中。
对于那些拥有宿主恒星的系外行星来说,寻找它们也有难度,但并没有那么大。对于这样的系外行星,天文学家只需要找到它们对周围宿主恒星的干扰,就可以确认它们的存在。在寻找流浪行星的过程中,由于没有这样的参考天体,所以寻找起来难度要大得多。
难道对于这样的天体,天文学家就真的束手无策了吗?不是的,他们还有一种工具可以使用,那就是引力透镜效应。
那么,什么是引力透镜效应呢?
所谓的引力透镜效应,是爱因斯坦的广义相对论衍生出来的一个理论。爱因斯坦告诉我们,如果有足够的质量形成强大的引力,那么附近的空间就会扭曲,以至于途经这里的光线也跟着扭曲。
所以,即便宇宙中的一些光线射向其他方向,如果有天体能够将它周围的空间扭曲,那么这些光线就有可能跟着空间进行偏转,从而射到地球上。在实际观测中,就有一些天体遮挡住了背景天体,但是通过引力将背景天体的光线偏折到地球上来。由于这样的偏折规律很像凸透镜,所以被称为引力透镜效应。
人类的望远镜绘制了宇宙中许多区域的详细“地图”,天体之间的距离过于遥远,因此这样的地图相当稳定,很长的时间内都不会有明显的变化。如果某一天我们观测到某个区域的天体位置似乎有了点微小的变化,并且符合引力透镜效应的特征,就可以知道有天体经过了这个区域和地球之间的位置。
然而,这样的方法也是有严重的弊端的。宇宙空间太大了,这样的流浪行星经过某个背景天体的时间相对于宇宙的时间来说,几乎就是一瞬间的事。当流浪行星穿越了这片区域后,将会在未来漫长的岁月里始终穿梭在没有任何背景天体的空间内,也就是说,一个天文学家在有生之年,几乎不可能观测到一颗流浪行星两次。
这样的观测是不够的,偶尔的相逢能提供的信息太有限了,天文学家希望找到一种方法,能够相对长期地对某颗流浪行星进行观测,获取更多的数据。
天文学家意识到,虽然大部分流浪行星已经非常冰冷,以至于无法观测,但对于那些刚刚形成了几百万年的幼年流浪行星来说,它们在形成过程中积累的热量还没有来得及完全散去,这给天文学家提供了绝佳的观测途径。
说起来容易做起来难,天文学家需要足够强大的观测设备和足够丰富的数据,才能利用这个方法看到那些神秘的天体。为此,波尔多天体物理实验室的天文学家Núria Miret-Roig及其团队借助欧洲南方天文台拍摄的数万张图像,取得了重大突破,发现了迄今为止人类已知最巨大的流浪行星群!
Núria Miret-Roig说:“我们在一片巨大的天空范围内测量了数千万个微弱的运动、颜色和亮度源,这样的测量确保我们能够辨别出这片区域内最黯淡的天体,也就是那些流浪行星。”
在蛇夫座和天蝎座上部组内,他们一口气发现了170个流浪行星的候选者!研究人员指出:这170个候选者不太可能全都最终被确认为流浪行星,但估计至少其中70个的身份是可靠的,这样的数字也相当惊人了。
要知道,在此之前20年的时间里,天文学家发现的流浪行星也就只有差不多20颗!
而且,相比于通过引力透镜效应发现的流浪行星所能获取的信息相当有限不同,这个方法有助于天文学家进一步了解这些神秘的天体。
通过这次使用的方法进行观测,越明亮的流浪行星意味着它可能更加巨大,或者更加年轻。如果我们将这里的流浪行星和周围的恒星形成区的年龄联系在一起,就有可能帮助我们推测其质量。
天文学家还可以更进一步,通过这些天体数据,推测流浪行星的形成来源。我们开篇说过,它们可能是直接形成于星际空间的,也可能是形成于恒星周围然后被甩出来的,但二者之间的数量比例仍然是未知的。随着天文学家掌握的流浪行星的数据越来越多,这个问题的答案或将越来越清晰。
目前,人类的观测设备还不够强大,发现这些流浪行星的难度仍然比较大。研究人员期待着欧洲极大望远镜的竣工,这台望远镜的口径将能达到惊人的39米,清晰度比哈勃望远镜高16倍,预计在2023年投入使用。
人类的观测能力正处于一个跃升的关键期,当我们突破了瓶颈,将能够发现更多流浪行星,以及更多更加神秘的天体。
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