现实版流浪地球?科学家大胆推测:宇宙中可能遍布着流浪的行星

通常来说,我们习惯于将地球大气层之外的区域称作太空。顾名思义,太空的意思就是一片什么都没有或者说几乎什么都没有的宇宙空间,属于高度真空的状态。长期以来,科学家也相信恒星与恒星之间的区域几乎就是真空,什么也没有。
不过,俄亥俄州立大学(OSU)的天文学家Scott Gaudi对此却不以为然。他认为,这些太空区域很可能遍布着大量的流浪行星,只不过它们过于暗淡,以至于我们目前还看不到。
一说到流浪行星,很多人可能会想到流浪地球。不过,流浪地球是科幻作品里人类为了逃离太阳系而驱动地球的主动迁移,而这些流浪地球则是被动地流浪。和地球这样的行星围绕在自己的宿主恒星周围进行公转不同,宇宙中还有一种行星,并不归属于某颗恒星,而是孤独地在宇宙空间中穿梭。
没有人知道这些流浪行星是如何形成、为何“流浪”的。从正常的思维来考虑,这种天体有两种形成的可能:第一种可能,就是它们原本属于某颗恒星,但是后来由于引力的扰动被甩出系统,从此流浪;第二种可能,是它们像正常的恒星一样由星际气体和尘埃坍缩形成,但是由于质量不足,没有形成恒星,也没有属于自己的系统。
虽然并不围绕恒星,但这些天体的结构和组成成分和太阳系中的行星相类似,所以我们仍然称之为行星。既然是行星,它们就不会自己发光,再加上没有宿主恒星,所以这些流浪行星非常非常暗淡,以至于到今天我们对这种天体的了解还几乎是0。
Gaudi说:“宇宙中可能到处都有流浪行星,而我们甚至毫无察觉。”
不过,这样的历史可能快要结束了,NASA正在打造的下一代观测设备——耗资40亿美元的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将要揭开这些神秘天体的面纱,如果它们真的存在的话。南希·格雷斯·罗曼被称为哈勃之母,是哈勃太空望远镜能够发射升空的领袖,新一代望远镜也因此以她的名字来命名。罗曼望远镜将拥有比哈勃望远镜大100倍的视野,从而对更广阔的宇宙进行巡查和探索。
(图片说明:NASA官网发布的罗曼望远镜假想图)
根据NASA的设想,罗曼望远镜将会打开一扇调查、研究那些被束缚在恒星周围的系外行星的大门。与此同时,对于游荡在星际空间、隐藏在黑暗之中的流浪行星,它也有大展身手的舞台。
俄亥俄州立大学天文学研究生Samson Johnson和他的团队对罗曼望远镜的前景进行了预测,他们相信,这个即将展开的对自由漂浮的行星质量天体(FFPs)的观测项目,将具有比现在高出至少10倍的观测能力,这对于我们了解流浪行星来说至关重要。
Johnson说:“这为我们打开了一扇窗,从而了解这些天体的世界,在此之前我们从没有这样的机会。虽然现在已经有一些流浪行星被发现,但想要真正获取到它们的图像,我们就必须借助于罗曼这样的设备,这对于我们来说是一个全新的领域。”
那么,罗曼太空望远镜要如何观测这些流浪行星呢?
通常来说,科学家们研究系外行星的方法有很多,除了极少数可以直接观测的之外,绝大部分都是通过系外行星给宿主恒星带来的影响来间接观测。然而这些方法都不适用于流浪行星,因为它们不围绕任何恒星公转。因此,留给科学家们研究这种天体的方法,就只有一个了。
爱因斯坦告诉我们:引力是可以扭曲时空的,在扭曲的时空下,原本沿直线传播的光看起来也像扭曲了一样。如果有一个天体遮挡住了另一个天体,那么被遮挡天体的光线会在遮挡者的引力作用下发生弯曲,被我们观测到,这就是爱因斯坦提出的引力透镜效应。
一般来说,像星系这样拥有着数千亿倍太阳质量的引力源所产生的引力透镜效应要更明显一些,黑洞或者恒星也能产生被我们勉强观测到的效果。理论上来说,行星质量虽然小,但也能产生这样的效果,但是极不明显,因此被称作微引力透镜效应。所以,我们就需要更精密的设备来进行观测,这就是我们寄托在罗曼望远镜身上的希望。
通常我们也会通过系外行星对宿主恒星形成的微引力透镜效应来研究它们,但是对于流浪行星来说,虽然没有宿主恒星,它也可以将其他更遥远的天体偏折一点微小的角度,我们可以通过这些光线的变化来寻找、研究流浪行星。不过,其他系外行星有稳定的公转周期,所以对宿主恒星产生的微引力透镜效应非常规律,而流浪行星在这方面则又有着新的困难。
路易斯安那州立大学的天体物理学家Matthew Penny介绍说:“流浪行星产生的微透镜信号所持续的时间只有几个小时到几天,然后就会永远消失。这就导致地球上的我们即使利用多台望远镜,观测起来仍是困难重重,而罗曼望远镜则打破了这个限制。”
根据计划,罗曼太空望远镜将会在2025年发射升空,比詹姆斯·韦伯太空望远镜还要晚。而且,根据NASA在太空望远镜发射方面的一贯风格,恐怕它的实际升空时间也会更晚。但不管怎样,科学家们仍然寄希望于通过它来看到第一批流浪行星。
自从上个世纪末开始到现在,科学家们已经发现了4000多颗系外行星。但是,这种没有宿主恒星的流浪行星还是一个未知的领域,它们的特点、数量都对我们理解宇宙空间有着重要的意义。这种天体到底是特立独行还是随处可见、它们到底因何脱离了宿主恒星而独自流浪,或许都要等罗曼望远镜给出答案了吧。
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