脫離恆星保護的行星註定獨自漫遊,銀河系中存在萬億顆!

新的模擬顯示,美國宇航局的南希·格雷斯羅馬太空望遠鏡將能夠揭示無數流氓行星-自由漂浮的物體,它們透過我們的銀河系漂移而不受束縛。研究這些自由漂浮行星將有助於我們更多地瞭解行星系統如何形成,演化和分裂。

在1990年代,天文學家在我們太陽系之外發現了行星,稱為系外行星。我們很快就從僅僅瞭解自己的行星系統,逐漸意識到行星可能超過我們銀河系中的數千億顆恆星。現在,一個科學家團隊正在尋找方法,透過尋找自由漂浮行星來增進我們對行星數量的統計。

脫離恆星保護的行星註定獨自漫遊,銀河系中存在萬億顆!

領導這項研究工作的哥倫布俄亥俄州立大學的研究生Samson Johnson說:“隨著我們對宇宙的瞭解擴大,我們已經意識到我們的太陽系可能是不尋常的。”“羅馬將透過研究自由漂浮行星來幫助我們更多地瞭解我們如何適應宇宙的事物。”

這項發現發表在《天文雜誌》上,重點是羅馬太空望遠鏡對孤立行星進行定位和表徵的能力。到目前為止,天文學家只是暫時發現了其中的一些流氓世界,因為它們很難被發現。

尋找銀河遊牧民族

羅馬將透過進行大規模的微透鏡調查來找到流氓行星。引力透鏡是一種觀察效應,因為質量的存在扭曲了時空結構。在非常大的物體(例如黑洞和整個星系)周圍,效果極強。即使是孤立的行星也會導致可檢測到的翹曲度,稱為微透鏡。

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如果流氓行星與離我們有利位置的更遠的恆星緊密對齊,則恆星的光將在繞行星彎曲的時空行進時發生彎曲。結果是,行星就像天然的放大鏡一樣,放大了背景恆星發出的光。天文學家將其視為恆星與行星對準時恆星亮度的峰值。測量峰值如何隨時間變化會揭示出流氓星球質量的線索。

論文集的作者之一,位於巴吞魯日的路易斯安那州立大學物理學和天文學助理教授馬修·彭尼說:“流氓行星發出的微透鏡訊號僅持續幾個小時到幾天,然後就永遠消失了。” “這使它們很難從地球上觀察到,即使使用多個望遠鏡也是如此。羅曼是改變流氓行星搜尋的遊戲規則。”

微透鏡為系統搜尋流氓行星-尤其是低質量行星提供了最好的方法。它們不像星星一樣發光,通常是很酷的物體,散發出來的熱量太少,紅外望遠鏡看不到。這些流浪者的世界基本上是看不見的,但羅馬人將由於它們對更遠的恆星的引力作用而間接發現它們。

宇宙漂流者的教訓

約翰遜和他的合著者表明,羅曼將能夠探測到質量只有火星的流氓行星。研究這些行星將有助於縮小行星形成的競爭模型。

造行星的過程可能是混亂的,因為較小的物體會相互碰撞,有時會粘在一起形成較大的物體。這類似於使用一塊橡皮泥拾取其他碎片。但是偶然的碰撞和近距離接觸可能會如此劇烈,以至於使一顆行星脫離其母恆星的引力範圍。除非它設法將星球拖在一起,否則這個新孤兒的世界註定只能獨自漫遊銀河系。

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流氓行星也可能與氣體和塵埃雲隔離而形成,類似於恆星的生長方式。一小團氣體和塵埃雲可能坍塌而形成一箇中心行星。

羅曼將測試可預測這些孤立世界數量不同的行星形成和演化模型。確定流氓行星的丰度和質量將提供對驅動其形成的物理學的認識。研究小組發現,該任務將提供的流氓行星計數至少比目前估計的精度高10倍,目前的估計範圍在我們銀河系中的數百億至數萬億之間。這些估計主要來自地面望遠鏡的觀測。

由於羅馬將在與太陽相反的方向上距地球近一百萬英里的大氣層上方進行觀測,因此它將產生出色的微透鏡結果。除了提供更清晰的視野外,Roman的視角還可以使其連續數月盯著同一片天空。約翰遜和他的同事表明,羅曼的微透鏡調查將發現數百個流氓行星,即使它只會搜尋相對狹窄的銀河帶。

研究的一部分涉及確定如何分析特派團的未來資料以獲得更準確的人口普查。科學家將能夠從羅馬微透鏡的流氓行星計數中推斷出這些物體在整個銀河系中的普遍程度。

俄亥俄州立大學天文學教授,該論文的合著者斯科特·高迪說:“宇宙可能充滿無賴的行星,我們甚至都不知道。” “如果沒有像羅曼要做的那樣,進行徹底的,基於太空的微透鏡調查,我們將永遠找不到答案。”

這些遊牧的行星被稱作“流氓行星”。

NASA /戈達德太空飛行中心

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