科学家利用引力微透镜发现银河系中心的流浪行星

在之前的一篇介绍流浪行星周围卫星上可能存在液态水甚至是生命的问题,在里面我们提到了科学家预测在银河系中可能存在着1000亿颗流浪行星,和恒星的数量一样多。而在2021年7月6日的《皇家天文学会月刊》,科学家宣布在银河系中心附近的位置上,发现了一大群流浪行星的信号。

这项由英国曼彻斯特大学(现位于英国开放大学)的伊恩·麦克唐纳领导的研究使用了2016年美国宇航局开普勒太空望远镜K2任务阶段获得的数据。在为期两个月的活动中,开普勒每30分钟就对银河系中心附近的数百万颗恒星进行一次监测,以寻找罕见的引力微透镜事件。

研究小组发现了27个短期候选微透镜信号,这些信号在1小时到10天的时间范围内变化。其中许多以前曾在从地面同时获得的数据中看到。然而,四个最短的事件信号特征却是由和地球质量大小的星球所发出的。

科学家利用引力微透镜发现银河系中心的流浪行星

这些新事件并没有显示出可能来自伴随的母恒星更长的信号,这表明这些新事件可能是由流浪星球发出的。这些流浪行星可能最初是围绕着主恒星形成的,然后被系统中其他更重行星的引力弹出去了。

85年前,爱因斯坦根据他的广义相对论预测,微透镜描述了来自背景恒星的光如何被前景中其他恒星的存在暂时放大。这会产生短暂的亮度爆发,可持续数小时到数天。在任何特定时间,我们银河系中大约每百万颗恒星中就有一颗明显受到微透镜的影响,但预计其中只有一小部分是由行星引起的。

开普勒的设计目的不是为了使用微透镜寻找行星,也不是为了研究银河系内部极其密集的星场。这意味着必须开发新的数据缩减技术来寻找开普勒数据集中的信号。

伊恩指出:“这些信号极难找到。我们的观察指出,在天空中最密集的地方,一台年老的、陈旧的望远镜视力模糊,那里已经有数千颗亮度各不相同的明亮恒星,还有数千颗流浪行星掠过我们的视野。从那杂音中,我们试图提取由流浪星球引起的微小的增亮信号,而我们只有一次机会在信号消失之前看到它。这就像在高速公路中间寻找萤火虫的一次眨眼一样简单。”

曼彻斯特大学的合著者埃蒙·克林斯也评论说:“开普勒已经实现了它从未设计过的目标,为存在大量地球质量的流浪行星提供了进一步的初步证据。现在它将接力棒传递给其他旨在寻找此类信号的任务,这些信号如此难以捉摸,以至于爱因斯坦本人认为它们不太可能被观察到。我很高兴即将到来的ESA Euclid空间望远镜也可以加入这项工作,作为其主要任务的附加科学活动。”

确认流浪行星的存在和性质将是即将到来的任务的主要焦点,例如美国宇航局南希格雷斯罗马太空望远镜,可能还有欧空局欧几里得任务,这两个任务都将被优化以寻找微透镜信号。

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