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銀河系暗藏4000億“宇宙孤兒”!破譯流浪行星誕生密碼

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提到行星,你可能先想到地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn),木星守護(hù)著太陽(yáng)系。但宇宙里藏著一群特別的存在,它們不繞任何恒星轉(zhuǎn),像無(wú)家可歸的流浪者在星際間飄蕩,這就是流浪行星。最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn),這些宇宙孤兒的數(shù)量可能比銀河系里的恒星還多,光銀河系就有超過(guò)1000億顆。這個(gè)數(shù)字是不是有點(diǎn)顛覆認(rèn)知?原來(lái)行星不一定非得有顆恒星當(dāng)家長(zhǎng)。




為什么會(huì)有這么多流浪行星?它們的誕生故事可比我們想象的熱鬧多了。最常見(jiàn)的說(shuō)法是,在行星系統(tǒng)剛形成時(shí),就像一個(gè)大家庭里的孩子們搶地盤(pán)。比如木星這樣的巨行星,引力實(shí)在太強(qiáng),稍不注意就會(huì)把身邊的小弟弟小妹妹推出家門??茖W(xué)家模擬太陽(yáng)系早期時(shí)發(fā)現(xiàn),我們的家園可能也曾有過(guò)這樣的家庭成員流失,地球能留在現(xiàn)在的軌道上,說(shuō)不定還是個(gè)小概率事件。
更有意思的是,2025年中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了新的誕生方式。中科院上海天文臺(tái)的鄧洪平團(tuán)隊(duì)觀察到,當(dāng)兩顆年輕恒星的嬰兒房(星周盤(pán))以特定角度相遇時(shí),潮汐力會(huì)把氣體拉成一座橋,這座橋慢慢收縮,居然直接變成了流浪行星。這就能解釋為什么獵戶座星團(tuán)里的流浪行星特別多,而且常成對(duì)或成組出現(xiàn),它們可能是從同一座潮汐橋里誕生的。原來(lái)宇宙里不光有家庭矛盾催生的流浪者,還有這樣結(jié)伴長(zhǎng)大的獨(dú)行俠。




還有些流浪行星更獨(dú)立,它們是從分子云里自己長(zhǎng)出來(lái)的。和恒星誕生于氣體云坍縮一樣,這些行星質(zhì)量的天體不依賴任何恒星系統(tǒng),自己聚集氣體塵埃慢慢成形。這種自學(xué)成才的誕生方式,讓流浪行星的家族成員更加多樣,不止是木星那么大的巨行星,和地球、火星差不多的小個(gè)頭,應(yīng)有盡有。
想找到這些在黑暗中飄蕩的獨(dú)行俠可不容易??茖W(xué)家有個(gè)巧妙的辦法:當(dāng)流浪行星路過(guò)一顆恒星時(shí),它的引力會(huì)像放大鏡一樣把星光微微變亮,這就是微引力透鏡效應(yīng)。2025年即將發(fā)射的羅曼太空望遠(yuǎn)鏡,靈敏度是地面設(shè)備的10倍,能捕捉到數(shù)百顆流浪行星的信號(hào)。咱們中國(guó)的西湖大學(xué)也在做這件事,他們的巡夢(mèng)計(jì)劃用智利的布蘭科望遠(yuǎn)鏡盯著銀河系中心,專門找地球級(jí)別的小流浪行星,已經(jīng)拿到了56個(gè)夜晚的觀測(cè)權(quán),說(shuō)不定很快就有新發(fā)現(xiàn)。




在年輕的星團(tuán)里,科學(xué)家還能直接看到這些流浪者的紅外身影。2022年有研究分析了20年積累的8萬(wàn)張深空照片,在上天蝎座這樣的星團(tuán)社區(qū)里找到了70到170顆流浪行星。像在熱鬧的聚會(huì)里發(fā)現(xiàn)獨(dú)自散步的人,這些年輕的流浪者身上還帶著誕生時(shí)的熱量,更容易被我們看見(jiàn)。
最讓人好奇的是,這些沒(méi)有恒星照耀的星球上,可能有生命嗎?科學(xué)家覺(jué)得未必不可能。如果一顆流浪行星曾經(jīng)有過(guò)海洋,厚厚的冰層可能像被子一樣保住熱量,讓地核的溫度維持住深層的液態(tài)水。2019年有研究推測(cè),這樣的深海里或許有靠地?zé)岷突瘜W(xué)能量生存的微生物,就像地球深海熱泉里的生命一樣。沒(méi)有恒星的干擾,這些行星的大氣成分也更容易被分析,詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在獵戶座的流浪行星周圍發(fā)現(xiàn)了延展的氣體盤(pán),里面是行星形成初期的化學(xué)要義。




咱們中國(guó)科學(xué)家在這一領(lǐng)域的貢獻(xiàn)也越來(lái)越亮眼,除了鄧洪平團(tuán)隊(duì)提出的潮汐橋機(jī)制,刷新了人類對(duì)行星形成的認(rèn)知,西湖大學(xué)的巡夢(mèng)計(jì)劃更是國(guó)際上首個(gè)專門找類地流浪行星的項(xiàng)目。他們要挑戰(zhàn)微透鏡探測(cè)的技術(shù)極限,未來(lái)幾年很可能在銀河系里找到更多和地球相似的孤兒星球。
行星系統(tǒng)的形成從來(lái)不是風(fēng)平浪靜的,而是充滿了碰撞、分離和意外。未來(lái)十年,隨著羅曼望遠(yuǎn)鏡升空,我們說(shuō)不定能畫(huà)出第一張銀河系流浪行星的全家福,甚至能回答一個(gè)更深刻的問(wèn)題:地球能安穩(wěn)待在太陽(yáng)系里,是不是只是宇宙演化中的一次幸運(yùn)存活?而那些冰封的流浪星球,說(shuō)不定正悄悄改寫(xiě)我們對(duì)地外生命邊界的想象。

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