流浪行星——生来孤独？

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翻译：钟艺

校译：费思敏

编排：关关

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳

原文链接：

https://www.space.com/rogue-planets-alone-in-interstellar-space

在天蝎座上半部分和蛇夫座之间的区域内115个可能的自由漂浮行星的位置

我们已知太阳系外有近5000颗行星。 如果你试着想象在这些遥远的世界或系外行星上会是什么样子，你的脑海中大概率会想象出它们围绕着一颗或数颗恒星公转的样子。

但研究人员最近发现，太空中的流浪行星比我们想象的要多——它们身边并没有恒星为其提供温暖的阳光。这些是结冰的“自由漂浮行星”，简称FFPs。但它们是如何独立存在的？又是否能告诉我们像它们这样的行星是如何形成的?

正如我们所料，我们发现了越来越多的系外行星，这增进了我们对行星的了解。其中一点是，行星和褐矮星之间的界限已经变得越来越模糊。褐矮星是一种冷恒星，不能像其他恒星那样进行氢核聚变。是什么决定了一个天体是行星还是褐矮星，这一直是一个争论不休的话题——是质量吗? 如果一个天体发生核聚变，它就不再是行星了吗? 还是天体的形成方式才是决定性因素?

褐矮星仅相当于木星的大小

大约有一半的恒星和褐矮星是孤立存在的，其余的恒星则位于恒星系统中，但我们通常认为行星是围绕恒星运行的从属天体。 然而，近期望远镜技术的改进使我们能够看到太空中更小、更冷的孤立天体，这就包括FFPs——质量或温度都过低而不能被认为是褐矮星的天体。

我们仍然不知道这些天体具体是如何形成的。我们只知道，当太空中一个尘埃和气体区域向内开始坍缩时，恒星和褐矮星就形成了。在这个被称为引力坍缩的过程中，该区域越来越多的物质由于重力聚集在一起，变得越来越密集。

最终，这个气体球变得足够致密、足够热，足以开始核聚变——恒星燃烧氢，褐矮星燃烧氘(氢的一种稳定形态同位素，又称重氢，它的原子核比氢多一颗中子)。 FFPs可能以同样的方式形成，但永远不会大到足以开始聚变。 这种行星也有可能曾在围绕恒星的轨道上生成，但在某个时刻被踢到星际空间。

自由漂浮的行星、褐矮星和低质量恒星的不同特征。 13个木星的质量常被用来区分行星和褐矮星。 请注意，大小并不代表质量——褐矮星的大小和木星差不多，但质量更大。

如何发现流浪行星

流浪行星很难被发现，因为它们相对体积较小、温度更低。它们内部热量的唯一来源是导致它们形成时的坍塌所留下的剩余能量。 行星体积越小，热量辐射出去的速度就越快。

太空中的冷天体发出的光更少，而更偏红。像太阳这样的恒星发射的光的峰值在可见光范围内，而FFP的峰值在红外线中，直接观测它们很有挑战性，很多这样的行星都是通过“引力微透镜”的间接方法被发现的。从地球上看，当一颗遥远的恒星处于合适的位置，它到达地球的光会被FFP的引力扭曲。

然而，通过单一的、独特的事件来探测行星有一个缺点，那就是我们无法再次观测到那颗行星。我们也无法看到这颗行星和它周围的环境，导致我们错过了一些重要的信息。

要直接观察FFPs，最好的策略是铺捉尚处年轻时期的它们。这意味着它们在形成后仍残留了相当的热量，此时也正是它们最亮的时候。在最近的研究中，研究人员就是这么做的。

为了在一群年轻恒星中找到光芒最微弱的天体，该团队综合研究了大量望远镜拍摄的位于天蝎-半人马星协中上天蝎的恒星群图像。

他们利用广域巡天的观察数据，结合他们自己20年来该天域可见光和红外的详细图片。然后，他们寻找以某种方式移动的微弱天体，这些天体是恒星群的成员(而不是远得多的背景恒星)。

该小组在上天蝎区域发现了70到170个FFPs，这使他们的样本成为迄今直接识别出的最大样本——尽管这个数字有很大的不确定性 。

被抛弃的行星

基于我们目前对引力坍缩的理解，这组恒星中似乎形成了过多的流浪行星。该研究的作者得出结论，这其中至少有10%是作为恒星系统的一部分形成的，是在一个年轻恒星周围的尘埃盘中形成的，而不是通过引力坍缩形成的。 然而，在某一时刻，一颗行星可能会因为与其他行星的相互作用而被抛射出去。事实上，作者认为这些“被抛弃的”行星可能和那些从一开始就孤立存在的行星一样常见。

没有恒星的照耀，流浪行星几乎不能在可见光下被观测到

如果地球突然转进太空深处你是否会感到恐慌，目前看来你大可不必担心——这些事件更有可能发生在行星系形成的早期，那时有很多行星在争夺位置。 但这也不是不可能——如果一个已建立的行星系，受到外部因素（譬如另一颗恒星）的扰动，那么一颗行星仍然可以脱离它阳光普照的家园 。

虽然要充分了解这些流浪行星，我们仍有很长的路要走，但像这样的研究仍有价值。随着新的望远镜技术的出现，人们可以对这些行星进行进一步、更详细的研究，这可能会揭示更多关于这些奇怪世界起源的信息。

责任编辑：王延昕

牧夫新媒体编辑部

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Perseverance Sol 354 Image Credit: NASA, JPL-Caltech, Processing; Kenneth Kremer