流浪行星候選體身份被確認

日前由中國北京大學研究團隊利用十年一遇的天地同步觀測的契機，首次成功實現了對流浪行星候選體的直接質量測量。結果表明，該天體的質量與土星相當，從而首次確證了流浪行星候選體的行星身份。此項研究首次實現了對流浪行星候選體的直接質量測量，是理解行星形成與動力學演化的一個重要里程碑。”

研究人員指出，與太陽系中的行星不同，流浪行星並不圍繞恆星轉動，而是獨自漂泊於星際空間。理論上，它們的“流浪生涯”可能始於兩種主要途徑：其一，它們可能最初誕生於某顆恆星周圍的行星系統，後因行星間劇烈的引力相互作用而被“拋射”出去——其機制與航天器借行星“引力彈弓”獲得加速的原理類似，質量較小的行星在這一過程中往往更易被“驅逐”；其二，它們或許從未擁有過“家園”，是由質量不足以形成恆星的星際氣體雲團直接坍縮而成——此類天體的理論質量下限通常為木星級別。

近十年來，天文學家們通過地面巡天望遠鏡的觀測，已借助微引力透鏡效應捕捉到約十例流浪行星候選體。基於星光偏折角度的測量，研究人員估算其質量範圍可能介於地球與木星之間。然而，這一偏折角度受天體質量與距離兩個因素的共同影響。在沒有額外信息的情況下，二者“耦合”在一起，致使天體的核心性質——質量——始終無法被獨立且準確地測定。

而質量，正是判定行星身份、追溯其形成與演化歷程的基石。換言之，這些候選體究竟是不是行星？屬於哪一類行星？長期以來，天文學家們只能依賴統計模型進行粗略估算，始終缺少“一錘定音”的直接觀測依據。

研究團隊研究的這顆流浪行星候選體，發現於二○二四年五月三日。研究人員得知地面發現後，立即意識到一個難得的機遇：歐洲空間局（ESA）的蓋亞天文衛星（Gaia）當時也正好在掃描同一天區。蓋亞自二○一四年運行至二○二五年初，其主要任務是通過反覆掃描全天近二十億顆恆星，以繪製銀河系三維地圖。這種普查的工作模式使其平均每月才回訪同一片區域，因此通常難以記錄到僅持續一、兩天的短暫事件。研究人員指出，幸運的是，在這次僅持續約兩天的微引力透鏡事件視窗內，蓋亞不僅恰好在觀測該區域，更因其當時特殊的軌道方位，得以覆蓋該事件亮度達到峰值附近長達十六個小時的關鍵階段，並完成了多達六次的測量。這樣的機遇，在蓋亞超過十年的服役期內僅此一次。

研究團隊抓住了這個機遇，成功測量到了“微引力透鏡視差”。該效應類似於我們用雙眼感知深度：當我們分別用左眼和右眼觀察同一物體時，會因視角差異而看到輕微的方位偏移，大腦正是借此“視差”效應來判斷遠近。

通過分析地面和蓋亞的觀測數據，研究團隊最終確定，引發此次微引力透鏡事件的天體，其質量約為木星質量的五分之一，即與土星相近。這一結果首次確鑿無疑地證實，該流浪行星候選體是一顆行星，排除了其屬於質量更大的褐矮星（即介於行星和恆星之間的天體）或恆星的可能性。

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