新发现的星球绕太阳一光年(引力微透镜发现一颗暗黑星球)

新发现的星球绕太阳一光年(引力微透镜发现一颗暗黑星球)(1)

看过电影《流浪地球》的朋友可能都有这个印象,太阳急剧老化膨胀,人类不得不乘着地球去星际空间流浪,虽然这是苦难的开始,但在驶出太阳系的过程中,人们也见识了很多新的壮观景象,可以说这段旅程的开始还是蛮浪漫的。

不过电影也就此戛然而止,留给人们一个美好的遐想空间,经过险些坠入木星的灾难后,人类和地球将苦尽甘来,一路顺风四马腾空地奔向一个美好的未来。然而事实真的会是这样吗?

最近科学家们在星际空间发现了一颗火星大小的神秘行星,没有围绕任何恒星运转,没有引力约束,在无尽的黑暗中踽踽独行,孤独地徘徊,不知道会去向何方。它也是一颗流浪的神秘星球,只是不知道是某个文明躲灾避祸的方舟,还是宇宙中本来就存在的流浪星球。那么流浪行星究竟是怎么回事,真的会有生命在上面居住吗?

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流浪行星知多少?

晴朗的夜晚,你抬头仰望星空,银河璀璨,满目浩瀚,你可能会感叹自己的渺小,生命的无常。然而,即使是满目所见的星辰,它们也是极为渺小的,因为它们只是银河系10万光年银盘中,离我们不超过几千光年的恒星,你能同时看到的,包括最暗弱的恒星,最多不超过1600颗,而整个银河系可能有1000亿到4000亿颗恒星。

在这1600颗恒星的周围,实际还有约5000颗左右的恒星是我们看不到的,它们都是更小的红矮星、褐矮星、白矮星等,光线太弱,我们肉眼根本无法看到;而在这些恒星周围,又有远多于这些恒星数量的行星,就更是我们目力所无法企及的了。

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如果你认为这就是宇宙空间的全部,那你就太小看这个宇宙,太高看人类这种所谓智慧生命的认知了。根据近几年一些科学家的观测和估算,整个银河系里的流浪行星数量,光木星大小的可能就是所有恒星数量的两倍;而斯坦福大学和其它机构2012年合作的一项研究则估计,银河系中流浪行星的数量,可能是恒星数量的10万倍【注】!我们之所以对它们毫无认知,是因为此前我们根本就看不到它们。

当然,这些数据都还是理论上的估算,和实际情况差距有多大谁也不知道。但既然银河系中有这么多的流浪行星,再多我们地球一个去流浪,似乎也没有什么大不了——虽然对我们来说,那可是大得不得了的事。

那么,这么多的流浪行星,为什么我们都没有看到几颗呢?

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发现流浪行星的办法

事实上,我们能够看到太阳系外的行星,都还是近几十年,特别是最近这些年的事情。而所谓的“看”,也不是通过望远镜直接看到那里的河流山川,而是它们在自己的母恒星和我们地球之间经过时,科学家们根据恒星亮度的变化,计算出来的,这叫做凌日法。

目前已确认的4281颗(截止2020年6月底)系外行星,有71.3%是通过这种方法发现的。其它的多是通过径向速度法,也就是它在轨道上运行时,靠近或远离地球导致的光线多普勒效应计算出来的,这种方法连1米/秒的速度变化都能观测到,可惜只能发现160光年以内的行星。

之所以很难发现系外行星,确实是因为它们距离太远,光线太弱——和母恒星比起来通常只有百万分之一的亮度,很容易就被母恒星的光芒完全掩盖了。

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新方法寻找流浪行星

不过最近十来年,科学家又发现了一种新的方法来寻找行星,特别是没有围绕恒星运行的流浪恒星,这种办法就是引力微透镜。

所谓引力微透镜,就是一个行星大小的天体经过一颗背景恒星时,行星的引力场会导致恒星的亮度瞬间上升。类似于你拿着一个凸透镜,在阳光下烧树叶或蚂蚁,我们所在的地球就像树叶,透镜像系外行星,太阳像背景恒星,凸透镜经过树叶和恒星之间时,会导致树叶的亮度增加。

不过这种办法观察非常困难,因为必须背景恒星、流浪行星、地球上的观察者三者严格对齐,如果我们只对着一颗恒星观察,可能要等100万年才能看到一颗系外行星经过。

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但现在科学家们已经有了同时监测大量恒星的技术,这就将几率大大地提高了,近年来已通过这种方法发现了不少系外行星。特别是这种技术只依赖于背景恒星的亮度,而不是行星本身的亮度,所以可以发现流浪行星这样的暗弱天体。这种方法还有一个好处,就是比较容易区分流浪行星和恒星周围的行星,因为流浪行星通常只造成几个小时的光变,而恒星周围的行星通常会有几天的时间。

最新发现的神秘流浪星球编号为OGLE-2016-BLG-1928,其光变只持续了42分钟,科学家们估计是一颗和火星差不多大小的行星,这意味着它比地球要小得多,用凌日法和径向速度法是很难发现如此小的行星的。

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流浪行星可以支持生命演化

银河系中为什么会有这么多流浪行星呢?没有人知道为什么,目前的认知都还是猜测,一种可能是受其它天体引力影响,被抛出恒星系统的行星;一种可能是恒星系形成初期弹出来的行星;另外就是一些和恒星系统形成方式相似,但未点燃核聚变的次棕矮星。其它方式恐怕就是科学家只能想,不敢说的了,那就是和电影《流浪地球》一样原因出走的流浪行星。

流浪恒星同样可能有卫星系统,甚至像木星、土星那样大规模的卫星系统。最关键的是,流浪行星上究竟有没有可能出现生命呢?

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像地球这样去流浪的我们就不说了。按照一般人的想法,流浪行星没有恒星的照耀,被困在完全的黑夜之中,其温度一定接近绝对零度,不可能发展出生命。

不过也有科学家认为,行星内部的放射性同位素发出的热量可以让星球维持浓密的大气层,从而有可能不被冻结,形成有液态水的环境,海底火山活动有可能为生命提供能量,所以可以发展出生命;另外那些像木星、土星一样有庞大卫星系统的流浪行星,自身和卫星都有可能在潮汐力作用下保持热力,从而形成生命演化所需的环境。

如果银河系真的如科学家们估计有那么多流浪行星,远远超过围绕恒星运行的行星的话,上面出现生命的几率也就大大增加了,只要有液态水,温度合适,总有可能演化出一些微生物吧?

目前发现的流浪星球或疑似流浪星球已有二十多颗,由于星际空间非常空旷,它们很可能会一直流浪下去,无所依靠;可能只有很小的几率会被恒星捕获,重新找到新的家园。所以珍惜我们的地球吧,一旦她也去流浪了,大家可能就都不怎么好受了。

【注】:Stanford Report, February 23, 2012,Researchers say galaxy may swarm with 'nomad planets'

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