400颗地球大小的流浪行星可能正在银河系中游荡

一个被冰覆盖的流浪星球的插图(图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/uux.cn)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：新的预测表明，即将到来的小的行星美国宇航局太空望远镜可以发现隐藏在银河系中的超过400个地球质量的世界，这些世界已经“失控”，流浪因此独自在我们的正银中游星系中游荡。
这种孤儿世界被认为是河系在一个类似于太阳系的行星系统中开始它们的生命，但在某个时候被一种迄今未知的颗地机制踢出去。尽管行星整齐地围绕一颗恒星运行的小的行星景象很常见，但新的流浪研究表明，这种无恒星的正银中游孤儿世界可能比银河系中的恒星多20倍。这意味着我们银河系中的河系无束缚世界比围绕母恒星运行的行星要常见六倍。
“我们估计我们的颗地银河系拥有比恒星多20倍的流氓行星——数万亿个世界独自游荡，”研究作者兼美国宇航局高级科学家大卫·贝内特在一份声明中说。小的行星“这是流浪首次测量银河系中对质量小于地球的行星敏感的流氓行星的数量。”
通常，正银中游我们太阳系以外的河系行星，被称为系外行星，是通过它们对其宿主恒星的影响来探测的。例如，一颗系外行星可以让地球上的观众目睹其恒星的光线下降，因为行星的轨道将它带到恒星和我们的星球之间。或者，一颗系外行星可以通过它在宿主恒星轨道上产生的摆动来影响这种光，同时引力牵引着发光的天体。但是流氓行星离主星如此之远的事实使得它们很难被发现。
当美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼望远镜上线时，它的主要目标之一就是发现这些流氓。先前的估计表明，2027年5月发射的Roman将能够发现大约50颗地球大小的流氓行星——但新的发现增加了这一数字。相反，它们意味着一个接近400的数字。事实上，这些发现背后的天文学家已经确定了一个地球大小的流浪行星候选人，供罗曼研究。
Bennett和他的同事通过为期九年的天文调查收集的数据得出了他们的结论，该调查称为天体物理学中的微透镜观测(MOA)。在新西兰约翰山大学天文台进行的MOA借助于一种被称为引力透镜的现象来寻找物体，这种现象首先由爱因斯坦的广义相对论预测，罗曼也将利用这种现象来追捕流氓。
描述该团队最新发现的两篇论文将发表在未来一期的《天文学杂志》上。
在爱因斯坦的帮助下搜寻流氓世界
爱因斯坦1915年的广义相对论预言，有质量的物体会“扭曲”空间的结构。虽然这种翘曲在三维空间中起作用(如果你考虑时间因素的话是四维)，但它可以被认为类似于将不同质量的球放在拉伸的橡胶片上的2D效应。球的质量越大，金属片上的凹痕就越深。同样，宇宙物体的质量越大，空间扭曲就越强。
此外，当一个非常大的物体扭曲空间时，也会影响背景中其他物体发出的光，导致这种发光在经过原始物体的宇宙印记时发生弯曲。这最终会对背景物体产生放大效应，从而导致引力透镜现象。
微透镜是这一概念的变体，当一个较小的物体，如行星或恒星，在地球和背景光源，如恒星或星系之间滑动，并与两者接近完美对齐时，就会发生这种情况。这使得地球上的机器检测到背景物体亮度的尖峰，但没有引力透镜效应那么极端。尽管如此，微透镜对于发现流氓行星和其他不发光的小物体是有用的，因此几乎完全黑暗。
“微透镜是我们找到像低质量自由漂浮行星甚至原始黑洞这样的物体的唯一方法，”研究作者、大阪大学教授田崎敬浩·苏米说。“利用重力发现我们永远不可能直接看到的物体，这非常令人兴奋。”
找到一个类似地球的流氓和一个弹射装置
自从1995年发现第一颗围绕类太阳恒星的系外行星以来，系外行星目录已经包含了5000多颗这些有趣的物体。然而，这些行星中的大多数都是巨大的世界，围绕着它们的主星运行。
此外，新发现的大约地球大小的流氓行星代表了第二次使用微透镜发现这样的世界。这一发现背后的团队表示，这意味着流氓世界通常是较小的行星，大小类似于或小于地球。
“我们发现地球大小的流氓比更大的流氓更常见，”Sumi说。“恒星束缚行星和自由漂浮行星的平均质量差异是理解行星形成机制的关键。"
行星形成的混乱本质也许可以解释为什么最初会有流氓独自在星系中游荡。质量较小的行星对其宿主恒星的引力较弱，这意味着形成系统中的相互作用更容易将它们抛离，让它们独自在宇宙中游荡。
南希·格蕾丝·罗曼加入了狩猎

南希.格雷斯.罗曼太空望远镜在深空中的插图。(图片来源:NASA/uux.cn)
虽然微透镜事件有助于发现流氓行星，但在广阔的太空中看到这些事件仍然像在宇宙干草堆中发现行星针一样。由单个行星引起的微透镜事件极其罕见。
加剧这一问题的是，与行星定期穿过其恒星表面或由轨道运行的行星引起的周期性抖动不同，透镜事件是一次性的。当这些行星穿过一颗背景恒星时，它们再也不会回到空间的同一区域。
这就是南希·格蕾丝·罗曼望远镜的用武之地。
凭借其异常宽广的视野，红外太空望远镜可以撒下更大的网来抓捕这些流氓。它将拥有观察地球大小的孤星所需的视野。
研究作者、大阪大学助理教授Naoki Koshimoto说:“Roman将对质量更低的流氓行星更加敏感，因为它将从太空进行观测。”“Roman宽广的视野和敏锐的视觉相结合，将使我们能够比我们仅使用地面望远镜更详细地研究它发现的物体，这是一个令人兴奋的前景。”
来自Roman的数据将与位于萨瑟兰的南非天文台的日本1.8米主焦红外显微透镜实验(Prime)望远镜的观测数据相结合。
“来自一颗流浪行星的微透镜信号可能需要几个小时到大约一天的时间，所以天文学家将有机会同时观察Roman和PRIME，”Koshimoto说。
这种数据组合也应该允许天文学家更准确地测量流浪孤儿行星的质量，从而帮助他们更好地确定是什么首先导致了它们的流浪。