我科学家为“流浪”行星“验明正身”

来源：光明日报

光明日报记者 晋浩天

长期以来，天文学家探测到了数颗在星际空间中孤独漂泊的神秘天体——流浪行星候选体，但其是否为真正的行星始终缺乏确凿的科学证据。由北京大学物理学院天文学系东苏勃教授领衔的研究团队，利用十年一遇的天地同步观测契机，首次成功实现了对流浪行星候选体的直接质量测量，确证其为一颗质量与土星相当的行星。这项为“流浪”行星“验明正身”的关键研究成果，2日凌晨发表于国际学术期刊《科学》。该刊一位审稿人评价：“此项研究是理解行星形成与动力学演化的一个重要里程碑。”

东苏勃告诉记者，流浪行星，是指那些不围绕任何恒星运行、独自漂泊于星际空间的神秘天体。当一颗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，称微引力透镜事件。近十年来，天文学家们通过地面巡天望远镜的观测，已捕捉到约十例流浪行星候选体，但这些天体的核心身份——质量，始终无法被独立且准确测定。“换言之，这些候选体究竟是不是行星？属于哪一类行星？长期以来，天文学家们只能依赖统计模型进行粗略估算，始终缺少‘一锤定音’的直接观测依据。”

转机出现在2024年5月3日。当时，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。研究团队敏锐意识到，欧洲空间局的盖亚卫星当时恰好在扫描同一天区。“事实上，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，这次在事件发生的窗口内，盖亚不仅正在观测，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。这样的巧合，在盖亚超过十年的服役期内仅此一次。”东苏勃兴奋地说。

研究团队紧紧抓住了这次机遇，成功测量到了“微引力透镜视差”效应。东苏勃说：“这好比用间距极远的‘双眼’观看同一个场景。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。具体而言，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，进而将它的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。东苏勃说：“我们的发现进一步表明，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。”

据介绍，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。《科学》另一位审稿人指出：“这项成果非常令人振奋，凸显了天地协同观测的优势和重要性，为即将发射的Roman空间望远镜等项目提供了重要参考。”

东苏勃表示，美国国家航空航天局计划于今年晚些时候发射的Roman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此类搜寻。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一系列根本问题：银河系内究竟有多少流浪行星？哪种行星更易被驱逐？

“目前，我们对流浪行星这一新兴行星族群的认识仍处于起步阶段。”东苏勃表示，“我期待CSST、ET和Roman等新一代空间巡天望远镜将流浪行星的探测推向新阶段，让我们能更加深入理解银河系中的行星系统是如何形成与演化的。”