“我们的太阳系可能不寻常”：美国宇航局的罗马太空望远镜揭露了流氓星球

罗马航天器的高分辨率例证反对满天星斗的背景的。

新的模拟结果表明，美国宇航局的南希·格雷斯罗马太空望远镜将能够揭示无数的流氓行星-自由漂浮的物体，它们通过我们的银河系漂移而不受束缚，成为恒星。研究这些岛屿世界将有助于我们更多地了解行星系统如何形成，演化和分裂。

天文学家在1990年代发现了太阳系以外的行星，即系外行星。我们很快就从仅仅了解自己的行星系统，逐渐意识到行星可能超过我们银河系中的数千亿颗恒星。现在，一个科学家团队正在寻找方法，通过寻找流氓世界来增进我们对行星人口统计的了解。

领导研究工作的哥伦布俄亥俄州立大学研究生Samson Johnson说：“随着我们对宇宙的了解不断扩大，我们已经意识到我们的太阳系可能是不寻常的。”“罗马将通过研究流氓行星来帮助我们更多地了解我们如何适应宇宙的事物。”

这项发现发表在《天文杂志》上，重点是罗马太空望远镜对孤立行星进行定位和表征的能力。到目前为止，天文学家只是暂时发现了其中的一些游牧世界，因为它们很难被发现。

NASA的广域红外勘测望远镜（WFIRST）在美国国家航空航天局（NASA）的首任天文学局长之后被更名为南希·格雷斯（Nancy Grace Roman）太空望远镜。

罗马将通过进行大规模的微透镜调查来找到流氓行星。引力透镜是一种观察效应，其发生是因为质量的存在使时空结构变形。在非常大的物体（例如黑洞和整个星系）周围，效果极强。即使是孤立的行星也会导致可检测到的变形程度，称为微透

镜。该动画演示了引力微透镜如何揭示岛屿世界。当看不见的流氓行星从离我们有利的位置越过更遥远的恒星前方时，恒星发出的光会在绕过地球扭曲的时空时发生弯曲。行星充当宇宙放大镜，放大了背景恒星的亮度。

如果流氓行星与离我们有利位置的更远的恒星紧密对齐，则恒星的光将在其绕地球弯曲的时空行进时发生弯曲。结果是，行星就像天然的放大镜一样，放大了背景恒星发出的光。当恒星和行星对准时，天文学家将其视为恒星亮度的峰值。测量峰值随着时间的变化如何，可以揭示出流氓星球质量的线索。

“来自流氓星球的微透镜信号只持续几个小时到几天，然后就永远消失了，”合著者马修·彭尼（Matthew Penny）说，他是巴吞鲁日路易斯安那州立大学物理学和天文学的助理教授。“这使它们很难从地球上观察到，即使使用多台望远镜也是如此。罗曼（Roman）改变了流氓星球的搜索规则。”

微透镜提供了系统地搜索流氓行星的最佳方法，尤其是低质量的行星。它们不像星星一样发光，通常是非常凉快的物体，散发出来的热量太少，红外望远镜看不到。这些流浪者世界本质上是不可见的，但罗马人将由于它们对更遥远的恒星的引力作用而间接发现它们。

宇宙漂流者的教训

约翰逊和他的合著者表明，罗曼将能够探测到质量只有火星的流氓行星。研究这些行星将有助于缩小行星形成的竞争模型。

建造行星的过程可能是混乱的，因为较小的物体会相互碰撞，有时会粘在一起形成较大的物体。这类似于使用一块橡皮泥来拾取其他碎片。但是偶然的碰撞和近距离碰碰可能会如此剧烈，以至于使一颗行星脱离了其母恒星的引力范围。除非它设法将月亮拖在一起，否则这个新孤儿的世界注定只能独自漫游银河系。

此图显示了一个流氓行星仅通过星系漂移。

流氓行星也可能与气体和尘埃云隔离而形成，类似于恒星的生长方式。一团小的气体和尘埃云可能坍塌而形成一个中心行星，而不是恒星，而卫星则围绕着卫星而不是行星。

罗曼将测试可预测这些孤立世界数量不同的行星形成和演化模型。确定流氓行星的丰度和质量将提供对驱动其形成的物理学的深入了解。研究小组发现，该任务将提供的流氓行星计数至少比目前估计的精度高10倍，目前的估计范围在我们银河系中的数百亿至数万亿美元之间。这些估计主要来自地面望远镜的观测。

由于罗马将在与太阳相反的方向上距地球近一百万英里的大气层上方进行观测，因此它将产生出众的超微透镜结果。除了提供更清晰的视野外，Roman的视角还可以使其连续数月盯着同一片​​天空。约翰逊和他的同事们表明，罗曼的微透镜调查将发现数百个流氓行星，即使它只会搜索相对狭窄的银河系。

研究的一部分涉及确定如何分析特派团的未来数据以获得更准确的人口普查。科学家将能够从罗马的流氓行星计数中推断出这些物体在整个银河系中的普遍程度。

俄亥俄州立大学天文学教授，该论文的合著者斯科特·高迪说：“宇宙可能充满无赖的行星，我们甚至都不知道。”“如果不像罗曼要做的那样，如果不进行彻底的，基于太空的微透镜调查，我们将永远找不到答案。”

有关此研究的更多信息，请阅读《 Rogue Planets可能超过恒星》。

参考：“南希·格雷斯（Nancy Grace）罗马太空望远镜银河系系外行星调查的预测。二。“自由漂浮的行星探测率”，作者：Samson A. Johnson，Matthew Penny，B。Scott Gaudi，Eamonn Kerins，Nicholas J. Rattenbury，Annie C. Robin，Sebastiano Calchi Novati和Calen B. Henderson，2020年8月21日，天文杂志。 DOI：
10.3847 / 1538-3881 / aba75b

南希·格雷斯·罗马太空望远镜由戈达德管理，NASA的喷气推进实验室和帕萨迪纳的Caltech / IPAC，巴尔的摩的太空望远镜科学研究所以及来自美国各地研究机构的科学家组成的科学团队参与了这项工作。