天文学家首次确认银河系中流浪行星的精确质量和距离

国际天文学家通过精确测量其质量和距离，宣布确认银河系中存在一颗流氓行星。该物体的质量约为地球的 70 倍，接近太阳系中土星的质量。这一发现是通过 2024 年 5 月进行的同步观测实现的。

这一发现代表了天文学的重大进步，因为它使物体能够被清楚地区分为行星，而不是褐矮星。这颗行星距离地球约 9,950 光年，靠近银河系的中央核球。

• 该事件的名称为 KMT-2024-BLG-0792 和 OGLE-2024-BLG-0516。
• 观测涉及地面望远镜网络和欧洲航天局盖亚卫星的数据。
• 该研究于 2026 年 1 月 1 日在《科学》杂志上发表。

研究人员结合了多个来源的数据来三角测量该物体在空间中的位置。

已发现行星的特征

这颗徘徊的行星的质量约为木星质量的 0.22 倍，这使其处于土星等气态巨行星的范围内。这种精确的测量源自对微透镜事件期间背景恒星发出的光的时间畸变的分析。

估计距离约为 9,950 光年，该物体位于致密的银盘中，靠近银河系中心。由于该地区恒星高度集中，这个位置使得探测变得更加具有挑战性。

科学家强调，这颗行星的大小与土星相当，其直径估计与太阳系中这颗行星的已知直径相似。没有主恒星意味着该物体没有接收到大量的热量，从而保持极低的温度。

引力微透镜检测方法

当前景物体的引力暂时放大位于其后面的遥远恒星的亮度时，就会发生引力微透镜。这种现象使得探测不发光的物体成为可能，例如徘徊的行星。

在这种特殊情况下，行星从背景恒星前面经过，导致光变曲线出现可观察到的扭曲。 KMTNet 和 OGLE 网络的地面望远镜记录了 2024 年 5 月的主要事件。

与盖亚卫星的数据相结合，提供了微透镜视差效应，这对于分离质量和距离至关重要。这种罕见的配置允许独立计算两个参数。

该事件持续了几天，从不同的有利位置同时记录了放大峰值。

同时进行地面和空间观测

韩国微透镜望远镜网络（KMTNet）和光学引力透镜实验（OGLE）等地面网络持续监测银河系隆起的微透镜事件。这些系统在多个大陆上运行望远镜以实现连续覆盖。

盖亚卫星虽然主要是为天体测量而设计的，但通过对准重合捕获了同一事件的光度数据。地球和盖亚之间的轨道分离在观测峰值时产生了大约两个小时的时间差。

这种时间差异作为视差计算的基础，打破了单次检测中常见的质量距离简并性。北京大学董苏波领导的研究人员整合了所有可用的数据集。

此次合作涉及韩国、波兰、中国和欧洲航天局的机构。

流浪行星的可能起源

流浪行星可能是由年轻行星系统中的动态相互作用产生的，其中来自其他天体或附近恒星的引力将世界喷射到星际空间中。这种机制解释了大多数检测到的低质量病例。

另一种可能性涉及在孤立的气体云中直接形成，类似于恒星过程，但质量不足以进行核聚变。更大质量的物体往往会遵循这条路线。

模拟模型表明，不稳定的多行星系统经常在演化的早期阶段失去一个或多个成员。邻近恒星进入致密星团也有助于抛射。

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统计研究表明，中等质量的行星，就像发现的行星一样，可能起源于原行星盘。

银河系中的估计丰度

之前的研究已经通过微透镜识别出大约十几个流氓行星候选者，但没有精确的质量确认。这项新发现填补了被称为“爱因斯坦沙漠”的空白，那里土星质量的物体非常罕见。

理论估计表明，流浪行星的数量可能超过银河系中的恒星数量。一些模型预测有多达数十亿个这样的物体在自由漫游。

在微透镜事件中观察到的质量分布表明，木星世界中地球质量占主导地位。目前的确认强化了这种对中档的看法。

未来的观察应该用更大的样本来完善这些估计。

下一代望远镜的进步

NASA 的南希·格雷斯·罗马太空望远镜计划于 2027 年发射，将进行广泛的红外扫描以探测数百个微透镜事件。其卓越的能力将使其能够描绘更多流浪行星的特征。

计划于2028年实施的中国地球2.0项目也将优先通过类似的方法寻找自由世界。这些仪器的操作灵敏度将高于其前身。

新一代地面望远镜，例如巨型麦哲伦望远镜，将补充太空观测。扩大监测网络将提高罕见事件的发现率。

将空间视差与地面数据相结合将成为这些任务中的常规做法。

观察到的事件的技术细节

事件 KMT-2024-BLG-0792 呈现了单镜头特征光曲线，在多个滤光片中记录了最大放大倍数。建模包括白天和地面视差效应，以提高准确性。

计算出的质量不包括其他分类，例如棕矮星，这需要更高的值。推导出来的距离将物体放置在银盘内。

互补的光谱数据有助于描述背景恒星的特征。与盖亚运动几乎垂直的排列使视差信号最大化。

与之前的检测结果比较

之前的流浪行星候选者由于缺乏可测量的视差而存在模糊性。由于质量的不确定性，许多仍留在棕矮星范围内。

当前的发现为最终确认奠定了先例。它证明了混合地空方法的可行性。

类似网络监控的其他事件正在等待类似的分析。积累的样本逐渐增长。

探测到的行星因其填补了之前未被充分代表的质量范围而脱颖而出。