北京
一次幸运的引力透镜事件终于让科学家们成功测量到这颗在银河系中孤独飘荡的"无家可归"行星的质量。
行星通常由其所环绕的恒星来定义。一旦失去恒星，行星几乎无法被探测到——因为天文学家探测行星的几乎所有方法都依赖恒星的光线或运动轨迹。没有恒星相伴的孤行星几乎不发出可见光，也不会给望远镜留下可追踪的明显信号。天文学家早就怀疑银河系中充斥着许多这样的星际流浪行星，它们要么是从诞生星系中被抛射而出，要么从未有过宿主恒星。但直到现在，还没有人能够证明这些天体确实是行星。
这项新研究通过精确测量一个自由漂浮天体的距离和质量，终于给出了确凿证据。这颗质量与土星相当的流浪行星，正朝着银河系中心方向飘移，距离地球约1万光年。这项发现将流浪行星从理论概念推进到了直接观测阶段。论文作者之一、北京大学天文系教授董博指出："我们的发现进一步证明，银河系中可能大量存在流浪行星。"
为什么流浪行星如此难以确认？大多数已知系外行星都是通过其宿主恒星暴露踪迹的：有些在掠过恒星前方时会遮挡星光，有些则会对恒星产生轻微引力扰动。但流浪行星不提供任何此类线索——它们几乎不自身发光，也没有相互作用的恒星，本质上处于不可见状态。天文学家探测这类天体的唯一途径是通过引力效应：当大质量天体经过地球与遥远背景恒星之间时，其引力会弯曲星光，使背景恒星短暂增亮。这种被称为"引力微透镜"的现象，提示着有看不见的天体穿越了视线。
但微透镜技术存在严重局限：增亮模式无法唯一确定透镜天体是"小而近"还是"大而远"。这种被称为"质量-距离简并"的不确定性，意味着早期探测无法排除褐矮星等更重天体，因此天文学家无法断言流浪行星是否真实存在。
幸运的是，一次特殊排列解决了这个难题。新确认的流浪行星正是在微透镜事件中被发现的。研究团队指出："我们报告了
KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516微透镜事件，通过地基与天基望远镜联合观测，首次突破了质量-距离简并困境。"
这次事件的特殊性在于，欧洲空间局的盖亚太空望远镜恰巧也观测到了它。由于盖亚与地球存在空间位置差异，微透镜信号的时间特征在太空和地面观测中呈现细微差别。研究人员表示："这个微透镜事件恰好位于盖亚进动轴的垂直方向，这种罕见几何关系使盖亚在16小时内观测到6次信号，且始于增亮峰值附近。"
正是这种微小差异让研究人员得以计算"微透镜视差"，从而直接确定透镜天体的距离。获知距离后，团队最终计算出该天体质量：距离地球约3000秒差距（约1万光年），质量约为木星的22%（相当于70个地球质量），略小于土星。事件涉及的背景星被确认为红巨星，这帮助完善了测量精度。
该质量数值意义重大：它恰好落在以往很少观测到的自由漂浮天体质量区间——介于较轻行星与较重褐矮星之间，这个区间常被称为"爱因斯坦沙漠"。此次发现证明，这片"沙漠"并非空无一物。
通过精确测量质量确认流浪行星，这项研究为"自由漂浮行星普遍存在"的理论提供了有力支持。许多流浪行星很可能最初形成于恒星周围，后来被强大引力抛射而出；另一些或许从未环绕过恒星，独自诞生于星际空间。
不过，当前技术仍依赖罕见的天体排列，无法随意发现流浪行星。目前每次探测都取决于机缘巧合。未来，美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜和中国的"地球2.0"等巡天项目将持续监测广阔天区，有望使微透镜探测变得更为频繁。
该研究成果已发表于《科学》期刊。
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