「無家可歸」的行星遍布銀河系
關於是否存在「自由漂行星」，天文學家們現在獲得了最充分的證據。
「無家可歸」的行星遍布銀河系
胡德良譯
天文學家們發現：「無家可歸」的行星可能遍布我們的星系，它們從自己的誕生地——遙遠的恆星系統而來，漫遊於宇宙之中。該研究有助於澄清一個長期的爭論：「自由漂行星」是否真的存在？它們是否普遍存在？
「該研究成果令人信服，我認為這篇論文中的資料作為存在自由漂行星的最充分的證據，將會在未來多年的時間裡被引用，」英國劍橋大學的天體物理學家迪米特里·薇拉斯（Dimitri Veras）說。薇拉斯沒有參與這項研究。
在過去的20年中，天文學家們在我們太陽系之外發現了500多顆類似行星的天體，這些「系外行星」中的絕大多數行星在圍繞著恆星運轉。少數沒有圍繞恆星運轉的行星要麼是自由漂行星，要麼是恆星本身。天文學家們對此不能確定，因為它們的質量難以確定。在質量上，任何小於木星13倍的天體通常被認為是行星，而質量介於木星13倍至80倍之間的任何天體就是被稱為「褐矮星」的小型恆星。
目前，日本大阪大學的天體物理學家孝弘須美（Takahiro Sumi）及同事將天體物理微引力透鏡觀測法（MOA）和光學重力透鏡實驗(OGLE)聯合起來，好像解決了那些行星的問題。不久前，在《自然》（Nature）雜誌在線版上發表的一篇論文中，研究人員列出了我們星系中的10顆天體，它們很可能是自由漂行星。況且，他們聲稱：在我們星系中，自由漂行星數目眾多，很可能超過了恆星的數量。
多數系外行星是利用兩種方法中的一種發現的：行星在其恆星前面經過時觀察到恆星所發生的閃爍，或者觀察到由於行星的引力變化而造成恆星的搖擺。然而，在尋找沒有恆星的行星時需要利用一種不同的方法：微引力透鏡效應。在這項技術中，天文學家們就像利用放大鏡那樣利用行星的引力來使光線發生折射。一顆不繞軌道運行的行星在一顆遙遠的恆星前面經過時，就會因放大恆星的光而暴露自己。一般說來，行星在經過恆星前面時放大的時間越短，行星就越小。
在兩年多的時間裡，孝弘須美及MOA協作組中的其他成員利用紐西蘭約翰山天文台的1.8米MOA-II望遠鏡和智利拉斯坎帕納斯天文台的1.3米華沙大學望遠鏡，監視了我們星系中的5,000萬顆恆星。他們發現了474起微引力透鏡事件，其中只有10起時間短暫，表明是大約相當於木星大小的行星。對於這10顆行星中的任何一顆，研究人員在方圓15億公里的範圍內沒有發現母恆星的蹤跡，這個範圍的距離大約相當於土星環繞太陽的軌道長度。儘管有的行星確實在更加遙遠的距離上做環繞運動，但是對於木星大小的行星來說那種情況是極為稀少的。因此，這10顆行星很有可能是自由漂行星，而且這些數據也得到了OGLE協作組的證實。
其他的464起微引力透鏡事件是由於較大的天體造成的——包括活恆星、死恆星和褐矮星。像這樣微引力透鏡效應持續時間較長的情況比較容易被發現，因為統計資料會產生偏差。把這種偏差考慮在內，研究人員估計我們星系中自由漂行星與恆星的數量之比接近二比一。
「正如人們一直期待的那樣，存在自由漂行星並不奇怪，」孝弘須美說，「然而，奇怪的是它們竟然如此普遍地存在著。」
或許，該發現所產生的最大問題是這些自由漂行星來自哪裡的問題。天文學家們提出的一個答案是，它們跟恆星的形成方式相同——通過引力吸收附近的物質而形成。然而孝弘須美說，這個過程不可能形成這麼多小型天體。相反，孝弘須美及同事認為情況更有可能是這樣的：自由漂行星源自某個行星系統，但是在軌道無序期間被彈射出去。自由漂行星的形成問題是個重要的問題，尤其是一些理論認為，地球上的生命可能起源於幾十億年前闖入太陽系的一顆自由漂行星。
「這些研究結果表明，在行星系統的歷史上，劇烈的動態事件相當普遍，」蘇黎世瑞士聯邦理工學院的天文學家薩沙·匡茲（Sascha Quanz）說，「因此行星的形成是一回事，把它們保留在系統之內是另一回事。」匡茲沒有參與這項研究。
譯自：美國《科學》雜誌網站「科學此時」頻道
（http://news.sciencemag.org/sciencenow/）
原著：Jon Cartwright
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