長期以來，天文學家探測到了數(shù)顆在星際空間中孤獨漂泊的神秘天體——流浪行星候選體，但其是否為真正的行星始終缺乏確鑿的科學證據(jù)。由北京大學物理學院天文學系東蘇勃教授領銜的研究團隊，利用十年一遇的天地同步觀測契機，首次成功實現(xiàn)了對流浪行星候選體的直接質量測量，確證其為一顆質量與土星相當?shù)男行?。這項為“流浪”行星“驗明正身”的關鍵研究成果，2日凌晨發(fā)表于國際學術期刊《科學》。該刊一位審稿人評價：“此項研究是理解行星形成與動力學演化的一個重要里程碑。”

東蘇勃告訴記者，流浪行星，是指那些不圍繞任何恒星運行、獨自漂泊于星際空間的神秘天體。當一顆流浪行星從背景恒星前方掠過時，其引力會如透鏡般彎曲星光，使恒星短暫增亮，稱微引力透鏡事件。近十年來，天文學家們通過地面巡天望遠鏡的觀測，已捕捉到約十例流浪行星候選體，但這些天體的核心身份——質量，始終無法被獨立且準確測定?！皳Q言之，這些候選體究竟是不是行星？屬于哪一類行星？長期以來，天文學家們只能依賴統(tǒng)計模型進行粗略估算，始終缺少‘一錘定音’的直接觀測依據(jù)?！?/p>

轉機出現(xiàn)在2024年5月3日。當時，韓國KMTNet項目與波蘭OGLE項目的地面望遠鏡，共同捕捉到一個編號為“KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516”的候選體信號，增亮過程僅持續(xù)約兩天。研究團隊敏銳意識到，歐洲空間局的蓋亞衛(wèi)星當時恰好在掃描同一天區(qū)?！笆聦嵣?，蓋亞衛(wèi)星通常每月才回訪同一區(qū)域，極難捕捉到僅持續(xù)一兩天的短暫事件。然而，這次在事件發(fā)生的窗口內，蓋亞不僅正在觀測，更因其特殊的軌道方位，覆蓋了事件亮度峰值附近長達16小時的關鍵階段，獲得了多達6次測量。這樣的巧合，在蓋亞超過十年的服役期內僅此一次?！睎|蘇勃興奮地說。

研究團隊緊緊抓住了這次機遇，成功測量到了“微引力透鏡視差”效應。東蘇勃說：“這好比用間距極遠的‘雙眼’觀看同一個場景。人眼依靠幾厘米的瞳孔間距產(chǎn)生立體視覺，而蓋亞與地面望遠鏡構成的‘雙眼’基線長達150萬公里。具體而言，視差效應導致從蓋亞視角看到事件峰值的時間，較地面視角晚了約兩個小時。正是這一時間上的差異，使得研究團隊得以提取該候選體的距離信息，進而將它的質量和距離分別確定下來。”

最終分析表明，引發(fā)此次微引力透鏡事件的天體，質量約為木星質量的五分之一，即與土星相當。這一結果首次確鑿證實，該候選體是一顆行星，從而排除了其屬于質量更大的褐矮星或恒星的可能性。東蘇勃說：“我們的發(fā)現(xiàn)進一步表明，銀河系可能遍布著流浪行星，它們很可能是被原生行星系統(tǒng)‘拋射’出來而形成的?！?/p>

據(jù)介紹，這項成果不僅標志著流浪行星研究步入精確測量新階段，其發(fā)展的微引力透鏡視差測量方法，更為下一代空間巡天望遠鏡的大規(guī)模探測鋪平了道路?！犊茖W》另一位審稿人指出：“這項成果非常令人振奮，凸顯了天地協(xié)同觀測的優(yōu)勢和重要性，為即將發(fā)射的Roman空間望遠鏡等項目提供了重要參考?！?/p>

東蘇勃表示，美國國家航空航天局計劃于今年晚些時候發(fā)射的Roman望遠鏡，預計能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)百顆流浪行星。我國自主研發(fā)的中國空間站巡天空間望遠鏡（CSST）預計于近期發(fā)射，其強大的光學巡天能力同樣適用于此類搜尋。此外，我國計劃發(fā)射的“地球2.0”（ET）衛(wèi)星，也將探測流浪行星列為其重要科學目標之一。這些設備將幫助天文學家以大樣本回答一系列根本問題：銀河系內究竟有多少流浪行星？哪種行星更易被驅逐？

“目前，我們對流浪行星這一新興行星族群的認識仍處于起步階段。”東蘇勃表示，“我期待CSST、ET和Roman等新一代空間巡天望遠鏡將流浪行星的探測推向新階段，讓我們能更加深入理解銀河系中的行星系統(tǒng)是如何形成與演化的?！?/p>