上海
智利首都圣地亚哥，向北约600公里的托洛洛山山顶，4米口径的布兰科望远镜正在凝视南半球的星空。差不多是在地球地心的对面，西湖大学天文团队的办公室里，研究人员正通过网络实时操控这台望远镜。这个项目名为DECam Rogue Earths And Mars Survey，简称DREAMS巡梦计划。由西湖大学理学院博士后杨弘靖和哈佛-史密松森天体物理中心博士后臧伟呈共同领导。
项目名中的Earths And Mars，意味着他们在寻找同地球、火星相近质量级别的流浪行星。目前，DREAMS巡梦计划已被美国国家光学-红外天文研究实验室正式批准为一个为期三年的巡天计划，在2025年至2028年间共获分配56个夜晚的望远镜观测时间。这是一次国际竞争的结果，全球16个项目提案，最终2个项目入选，西湖大学天文团队主导的DREAMS巡梦计划便是其中之一。
DREAMS巡梦计划的观测天区之一，位于银河系中心附近，图中包含近亿颗恒星©️ 巡梦计划团队由实际观测图像合成
为什么要选在南半球观测？因为只有在南半球，才能更好角度地观测银河系的中心区域。银河系的恒星数量估计在1000亿到4000亿颗之间。每一个行星系都有可能产生流浪行星。想象一下这个庞大的天团，无数的流浪者在暗夜穿行，与满天繁星擦肩而过。因为行星不发光，这次，DREAMS巡梦计划采用微引力透镜技术，这是一种通过天体引力对背景恒星光线的弯曲会聚来间接探测行星的方法。
什么是微引力透镜技术？根据爱因斯坦的广义相对论，时间和空间相互关联，并且会因为物质和能量而发生弯曲，而光线传播在弯曲的时空中也会发生偏转。这也意味着，流浪行星的引力场可以像透镜一样汇聚光线，在天文望远镜里产生一个突然增强的闪光信号。但前提是，在地球的观察者、遥远的恒星、流浪的行星，恰好处在三点一线上。这，是一次飞跃银河的百步穿杨。
尽管，流浪行星的的引力透镜效应很微弱，所以叫微引力透镜。也尽管，三点一线的概率微乎其微，但天文望远镜能同时观测上亿颗恒星的光线变化，这种宇宙尺度的浩大，让寻找“流浪者”变为可能。也就是说，天文望远镜要捕捉那些突然和恒星“重叠”的流浪行星，他们微弱的身躯不仅无法遮挡恒星的光芒，相反，他们会在数小时内短暂地增强光的信号，在仪器上留下一个凸起的信号曲线。
这一次极其偶然的相遇之后，流浪行星又将继续进入无尽黑暗之中。这一次的信号的捕捉，几乎将会是这颗流浪行星和人类唯一的相遇。
据DREAMS巡梦计划项目组介绍，他们未来有望发现超过100颗流浪行星，其中包括火星质量甚至月球质量的行星，这是目前其他项目所无法达到的灵敏度。
“自由漂浮的流浪行星是银河系中最神秘的天体族群之一，”杨弘靖博士说，“它们可能是行星系统剧烈演化的遗迹，研究它们的质量分布，将帮助我们揭示行星系统的形成与演化过程。”臧伟呈博士表示，除了发现流浪行星，项目组还将测量宽轨道行星的发生率，以及向整个天文界发布上亿颗恒星的光变曲线，推动白矮星、小行星和变星等多个方向的科学研究。
据了解，DREAMS巡梦计划还将为即将发射的美国宇航局（NASA）罗曼（Roman）太空望远镜提供前期观测和补充数据支持。与此同时，该团队还主导了中国的“系外地球”卫星微引力透镜巡天计划，该卫星计划于2028年发射，届时将对数百颗流浪行星（包括数十颗流浪“地球”）进行精确质量测量。
另外，来自美国、中国、韩国、波兰和德国等国家的其他合作研究人员也参与了DREAMS巡梦计划。合作者包括哈佛-史密松森天体物理中心、加州理工学院、韩国天文研究院、华沙大学等多家知名科研机构的研究人员。
原标题：《西湖大学天文团队开启流浪行星探测计划》
栏目主编：范兵
文字编辑：蒋萍
本文作者：刘海波
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