在银河系里发现了一颗迄今为止最小的流浪行星

流浪行星的微引力透镜效应（艺术想象图）

资料来源:Jan Skowron /华沙大学天文台

到目前为止，我们已经发现了4000多颗系外行星。尽管许多已知的系外行星与我们太阳系的行星并不相似，但它们却有一个共同点——它们都围绕着恒星运行。然而，行星的形成和演化理论预言自由飘浮的行星是存在的。几年前，来自华沙大学天文台光学引力透镜实验(OGLE)小组的波兰天文学家首次提供了银河系中存在此类行星的证据。在近日的《天体物理学杂志快报》上，OGLE的天文学家宣布发现了迄今为止最小的流浪行星。

系外行星很少能被直接观测到。通常，天文学家是通过观察行星的寄主星发出的光来探测行星。例如，如果一颗行星从其寄主星前经过时，该恒星的亮度就会下降一点儿，从而导致凌星现象。科学家正是通过凌星现象来探测行星的。

流浪行星几乎没有辐射，而且它们不围绕任何恒星运行，因此无法用传统的天体物理探测方法发现它们。然而，我们可以通过一种叫做微引力透镜的天文现象来发现流浪行星。微引力透镜效应源于爱因斯坦的广义相对论理论——一个大质量的物体(透镜)可能会使一个明亮的背景物体(光源)的光发生弯曲。大质量天体的引力就像一个巨大的放大镜，使遥远恒星的光发生弯曲和放大。

当一颗流浪行星从一颗恒星和观测者之间经过时，它的引力可能会使来自遥远恒星的光线偏转和聚焦。由于图像扭曲，这颗恒星短暂地显得明亮了很多。

资料来源:Jan Skowron /华沙大学天文台

“如果一个巨大的天体(恒星或行星)从一个地球观测者和一颗遥远的恒星之间经过，它的引力可能会偏转和聚焦来自那颗恒星的光。观测者会发现那颗恒星短暂地变亮了，”Przemek Mroz博士解释道，他是加州理工学院的博士后学者，也是这项研究的主要作者。“观察到微引力透镜现象的概率其实非常的小，因为三个要素——光源、透镜和观察者——必须几乎完全对齐。如果我们只监测一颗恒星，我们可能要花近100万年才能看到它的光被微引力透镜放大，”他补充道。

这就是为什么寻找微引力透镜现象要监测银河系中心的数亿颗恒星，从而提高观测到微引力透镜现象的概率。由华沙大学天文学家带领的“OGLE观测”就是在做这样一件事情。OGLE是世界上规模最大、历时最长的巡天项目之一，于28年前开始运行。目前，OGLE的天文学家正在使用智利拉斯坎帕纳斯天文台的1.3米华沙望远镜进行观测。在每个晴朗的夜晚，他们将望远镜对准银河系的中心区域，观察数亿颗恒星，寻找那些改变了亮度的恒星。

微引力透镜不依赖于透镜天体的亮度，因此它能够用来探测暗淡或黑暗的天体，如行星。微引力透镜的持续时间取决于透镜天体的质量——质量越小，微引力透镜现象的持续时间就越短。大多数观测到的持续几天的微引力透镜现象，是由恒星引起的。由流浪行星引起的微引力透镜现象，通常仅持续几个小时。通过测量微引力透镜事件的持续时间以及其光变曲线的形状，我们可以估算出透镜天体的质量。

这次迄今为止发现的持续时间最短的微引力透镜现象，名为OGLE-2016-BLG-1928，其持续时间仅有42分钟。“当我们刚发现这一现象时，就很清楚它一定是由一个极其微小的天体引起的，”来自华沙大学天文台的Radoslaw Poleski博士说，他是这项研究的合作者。

事实上，该事件的模型表明，这个透镜天体的质量肯定小于地球，它可能是一个与火星质量差不多的天体。并且，这个透镜天体可能是一个流浪行星。“如果透镜天体绕着一颗恒星运行，我们就能在事件的光变曲线中探测到这个恒星的存在，” Poleski博士补充道。“我们可以排除在该行星8个天文单位(天文单位是地球到太阳的平均距离)以内有恒星的可能。”

在流浪行星微引力透镜效应下的遥远恒星亮度变化。

资料来源:Jan Skowron /华沙大学天文台

几年前，OGLE的天文学家首次提供了银河系中存在大量流浪行星的证据。然而，这颗新发现的行星是迄今为止发现的最小的流浪行星。“我们的发现表明，自由飘浮的低质量行星可以被地面望远镜探测到，”OGLE项目的Andrzej Udalski教授说。

天文学家怀疑，流浪行星实际上是在围绕恒星的原行星盘中形成的(即“普通”行星)，它们是在与其他天体(例如系统中的其他行星)的引力相互作用后，被踢出原来的行星系统。行星形成理论预测，被抛出的行星通常会比地球小。我们能够通过研究流浪行星更多地了解年轻的行星系统动荡的过去，比如太阳系。

探测流浪行星是南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜的科学任务之一，该望远镜目前由NASA在建，大概会在五年后开始运行。

由于这一事件的持续时间很短，需要韩国微透镜望远镜网(KMTNet)收集的额外观测资料来补充。KMTNet是由位于智利、澳大利亚和南非的三个天文望远镜组成的天文望远镜网络。