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70顆流浪行星！這種天體為何如此神秘？科學家要如何發現它們

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2022年3月28日 -
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在太陽系中，人類一共發現了8顆行星。 八大行星在太陽引力的束縛之下，以橢圓形的軌道繞著太陽公轉，並接受來自太陽的光照，得到溫暖（雖然有的也很冰冷）。 
在宇宙中，並不是所有的行星都像八大行星這麼“幸運”。 有很多的行星，孤零零地飄蕩在宇宙空間。 它們沒有宿主恒星，始終處於黑暗和寒冷之中，這種行星就是流浪行星（Rogue Planet）。 
和普通的行星一樣，這些流浪行星也是在星際氣體和塵埃中形成的。 這些微小的物質在引力作用下結合，最終成長為巨大的行星。 然而，這裏的質量還是不夠多，不足以形成恒星，就只能成為流浪行星了。 還有一種可能，那就是某些行星在恒星周圍形成，但是因為強烈的引力波動被甩出系統，開始了流浪的生活。 
在銀河系中，這種流浪行星的數量並不少。 根據天文學家的推測，僅僅銀河系中就有數十億顆像木星這麼巨大的流浪行星。 然而在現實中，天文學家發現的流浪行星非常少。 為什麼呢？原因很簡單，它們不僅微小，而且也無法反射周圍恒星的光芒，所以非常黑暗，以至於近乎完美地隱蔽在了漆黑的宇宙空間中。 
對於那些擁有宿主恒星的系外行星來說，尋找它們也有難度，但並沒有那麼大。 對於這樣的系外行星，天文學家只需要找到它們對周圍宿主恒星的乾擾，就可以確認它們的存在。 在尋找流浪行星的過程中，由於沒有這樣的參考天體，所以尋找起來難度要大得多。 
難道對於這樣的天體，天文學家就真的束手無策了嗎？不是的，他們還有一種工具可以使用，那就是引力透鏡效應。 
那麼，什麼是引力透鏡效應呢？
所謂的引力透鏡效應，是愛因斯坦的廣義相對論衍生出來的一個理論。 愛因斯坦告訴我們，如果有足夠的質量形成強大的引力，那麼附近的空間就會扭曲，以至於途經這裏的光線也跟著扭曲。 
所以，即便宇宙中的一些光線射向其他方向，如果有天體能夠將它周圍的空間扭曲，那麼這些光線就有可能跟著空間進行偏轉，從而射到地球上。 在實際觀測中，就有一些天體遮擋住了背景天體，但是通過引力將背景天體的光線偏折到地球上來。 由於這樣的偏折規律很像凸透鏡，所以被稱為引力透鏡效應。 
人類的望遠鏡繪制了宇宙中許多區域的詳細“地圖”，天體之間的距離過於遙遠，因此這樣的地圖相當穩定，很長的時間內都不會有明顯的變化。 如果某一天我們觀測到某個區域的天體位置似乎有了點微小的變化，並且符合引力透鏡效應的特征，就可以知道有天體經過了這個區域和地球之間的位置。 
然而，這樣的方法也是有嚴重的弊端的。 宇宙空間太大了，這樣的流浪行星經過某個背景天體的時間相對於宇宙的時間來說，幾乎就是一瞬間的事。 當流浪行星穿越了這片區域後，將會在未來漫長的歲月裏始終穿梭在沒有任何背景天體的空間內，也就是說，一個天文學家在有生之年，幾乎不可能觀測到一顆流浪行星兩次。 
這樣的觀測是不夠的，偶爾的相逢能提供的信息太有限了，天文學家希望找到一種方法，能夠相對長期地對某顆流浪行星進行觀測，獲取更多的數據。 
天文學家意識到，雖然大部分流浪行星已經非常冰冷，以至於無法觀測，但對於那些剛剛形成了幾百萬年的幼年流浪行星來說，它們在形成過程中積累的熱量還沒有來得及完全散去，這給天文學家提供了絕佳的觀測途徑。 
說起來容易做起來難，天文學家需要足夠強大的觀測設備和足夠豐富的數據，才能利用這個方法看到那些神秘的天體。 為此，波爾多天體物理實驗室的天文學家Núria Miret-Roig及其團隊借助歐洲南方天文台拍攝的數萬張圖像，取得了重大突破，發現了迄今為止人類已知最巨大的流浪行星群！
Núria Miret-Roig說：“我們在一片巨大的天空範圍內測量了數千萬個微弱的運動、顏色和亮度源，這樣的測量確保我們能夠辨別出這片區域內最黯淡的天體，也就是那些流浪行星。 ”
在蛇夫座和天蠍座上部組內，他們一口氣發現了170個流浪行星的候選者！研究人員指出：這170個候選者不太可能全都最終被確認為流浪行星，但估計至少其中70個的身份是可靠的，這樣的數字也相當驚人了。 
要知道，在此之前20年的時間裏，天文學家發現的流浪行星也就只有差不多20顆！
而且，相比於通過引力透鏡效應發現的流浪行星所能獲取的信息相當有限不同，這個方法有助於天文學家進一步了解這些神秘的天體。 
通過這次使用的方法進行觀測，越明亮的流浪行星意味著它可能更加巨大，或者更加年輕。 如果我們將這裏的流浪行星和周圍的恒星形成區的年齡聯系在一起，就有可能幫助我們推測其質量。 
天文學家還可以更進一步，通過這些天體數據，推測流浪行星的形成來源。 我們開篇說過，它們可能是直接形成於星際空間的，也可能是形成於恒星周圍然後被甩出來的，但二者之間的數量比例仍然是未知的。 隨著天文學家掌握的流浪行星的數據越來越多，這個問題的答案或將越來越清晰。 
目前，人類的觀測設備還不夠強大，發現這些流浪行星的難度仍然比較大。 研究人員期待著歐洲極大望遠鏡的竣工，這台望遠鏡的口徑將能達到驚人的39米，清晰度比哈勃望遠鏡高16倍，預計在2023年投入使用。 
人類的觀測能力正處於一個躍升的關鍵期，當我們突破了瓶頸，將能夠發現更多流浪行星，以及更多更加神秘的天體。 
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在太陽系中，人類一共發現了8顆行星。八大行星在太陽引力的束縛之下，以橢圓形的軌道繞著太陽公轉，並接受來自太陽的光照，得到溫暖（雖然有的也很冰冷）。

在宇宙中，並不是所有的行星都像八大行星這麼“幸運”。有很多的行星，孤零零地飄蕩在宇宙空間。它們沒有宿主恒星，始終處於黑暗和寒冷之中，這種行星就是流浪行星（Rogue Planet）。

和普通的行星一樣，這些流浪行星也是在星際氣體和塵埃中形成的。這些微小的物質在引力作用下結合，最終成長為巨大的行星。然而，這裏的質量還是不夠多，不足以形成恒星，就只能成為流浪行星了。還有一種可能，那就是某些行星在恒星周圍形成，但是因為強烈的引力波動被甩出系統，開始了流浪的生活。

在銀河系中，這種流浪行星的數量並不少。根據天文學家的推測，僅僅銀河系中就有數十億顆像木星這麼巨大的流浪行星。然而在現實中，天文學家發現的流浪行星非常少。為什麼呢？原因很簡單，它們不僅微小，而且也無法反射周圍恒星的光芒，所以非常黑暗，以至於近乎完美地隱蔽在了漆黑的宇宙空間中。

對於那些擁有宿主恒星的系外行星來說，尋找它們也有難度，但並沒有那麼大。對於這樣的系外行星，天文學家只需要找到它們對周圍宿主恒星的乾擾，就可以確認它們的存在。在尋找流浪行星的過程中，由於沒有這樣的參考天體，所以尋找起來難度要大得多。

難道對於這樣的天體，天文學家就真的束手無策了嗎？不是的，他們還有一種工具可以使用，那就是引力透鏡效應。

那麼，什麼是引力透鏡效應呢？

所謂的引力透鏡效應，是愛因斯坦的廣義相對論衍生出來的一個理論。愛因斯坦告訴我們，如果有足夠的質量形成強大的引力，那麼附近的空間就會扭曲，以至於途經這裏的光線也跟著扭曲。

所以，即便宇宙中的一些光線射向其他方向，如果有天體能夠將它周圍的空間扭曲，那麼這些光線就有可能跟著空間進行偏轉，從而射到地球上。在實際觀測中，就有一些天體遮擋住了背景天體，但是通過引力將背景天體的光線偏折到地球上來。由於這樣的偏折規律很像凸透鏡，所以被稱為引力透鏡效應。

人類的望遠鏡繪制了宇宙中許多區域的詳細“地圖”，天體之間的距離過於遙遠，因此這樣的地圖相當穩定，很長的時間內都不會有明顯的變化。如果某一天我們觀測到某個區域的天體位置似乎有了點微小的變化，並且符合引力透鏡效應的特征，就可以知道有天體經過了這個區域和地球之間的位置。

然而，這樣的方法也是有嚴重的弊端的。宇宙空間太大了，這樣的流浪行星經過某個背景天體的時間相對於宇宙的時間來說，幾乎就是一瞬間的事。當流浪行星穿越了這片區域後，將會在未來漫長的歲月裏始終穿梭在沒有任何背景天體的空間內，也就是說，一個天文學家在有生之年，幾乎不可能觀測到一顆流浪行星兩次。

這樣的觀測是不夠的，偶爾的相逢能提供的信息太有限了，天文學家希望找到一種方法，能夠相對長期地對某顆流浪行星進行觀測，獲取更多的數據。

天文學家意識到，雖然大部分流浪行星已經非常冰冷，以至於無法觀測，但對於那些剛剛形成了幾百萬年的幼年流浪行星來說，它們在形成過程中積累的熱量還沒有來得及完全散去，這給天文學家提供了絕佳的觀測途徑。

說起來容易做起來難，天文學家需要足夠強大的觀測設備和足夠豐富的數據，才能利用這個方法看到那些神秘的天體。為此，波爾多天體物理實驗室的天文學家Núria Miret-Roig及其團隊借助歐洲南方天文台拍攝的數萬張圖像，取得了重大突破，發現了迄今為止人類已知最巨大的流浪行星群！

Núria Miret-Roig說：“我們在一片巨大的天空範圍內測量了數千萬個微弱的運動、顏色和亮度源，這樣的測量確保我們能夠辨別出這片區域內最黯淡的天體，也就是那些流浪行星。”

在蛇夫座和天蠍座上部組內，他們一口氣發現了170個流浪行星的候選者！研究人員指出：這170個候選者不太可能全都最終被確認為流浪行星，但估計至少其中70個的身份是可靠的，這樣的數字也相當驚人了。

要知道，在此之前20年的時間裏，天文學家發現的流浪行星也就只有差不多20顆！

而且，相比於通過引力透鏡效應發現的流浪行星所能獲取的信息相當有限不同，這個方法有助於天文學家進一步了解這些神秘的天體。

通過這次使用的方法進行觀測，越明亮的流浪行星意味著它可能更加巨大，或者更加年輕。如果我們將這裏的流浪行星和周圍的恒星形成區的年齡聯系在一起，就有可能幫助我們推測其質量。

天文學家還可以更進一步，通過這些天體數據，推測流浪行星的形成來源。我們開篇說過，它們可能是直接形成於星際空間的，也可能是形成於恒星周圍然後被甩出來的，但二者之間的數量比例仍然是未知的。隨著天文學家掌握的流浪行星的數據越來越多，這個問題的答案或將越來越清晰。

目前，人類的觀測設備還不夠強大，發現這些流浪行星的難度仍然比較大。研究人員期待著歐洲極大望遠鏡的竣工，這台望遠鏡的口徑將能達到驚人的39米，清晰度比哈勃望遠鏡高16倍，預計在2023年投入使用。

人類的觀測能力正處於一個躍升的關鍵期，當我們突破了瓶頸，將能夠發現更多流浪行星，以及更多更加神秘的天體。

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