天文学家在银河系附近区域发现至少70颗“自由漂浮”的行星

• 2021-12-29 11:03:43 来源：cnBeta

利用来自美国国家科学基金会NOIRLab的几个观测站的观测和档案数据，以及来自世界各地和轨道上的望远镜的观测数据，天文学家们在银河系的一个附近区域发现了至少70颗新的“自由漂浮”行星--这些行星在没有母星的情况下在太空“游荡”。这是单一群体中发现的此类行星的最大样本，它几乎是整个天空中已知数量的两倍。

研究人员在银河系的一个附近区域发现了这群自由漂浮的行星--不围绕恒星运行的行星--被称为上天蝎座OB星协。通过检查20多年的观测数据，天文学家们至少发现了70颗，甚至多达170颗这些木星大小的行星。第一批自由漂浮的行星是在20世纪90年代发现的，但是最新的发现使已知的总数几乎翻了一番。

为了找到这些行星，该研究的第一作者，法国波尔多大学波尔多天体物理实验室的Núria Miret-Roig和一个天文学家团队，使用了来自一些大型天文台的观测和档案数据，包括来自美国国家科学基金会NOIRLab的设施、欧洲南方天文台的望远镜、加拿大-法国-夏威夷望远镜和斯巴鲁望远镜，在20年的观测中共有8万张宽场图像。

波尔多天体物理实验室的天文学家，也是这项研究的项目负责人Hervé Bouy说，如果不能利用NOIRLab的天体数据档案和在社区科学和数据中心（CSDC）运作的天体数据实验室科学平台，发现这么多自由漂浮行星是不可能的。

这些数据包括来自亚利桑那州基特峰国家天文台（KPNO）的NEWFIRM极宽视场红外成像仪的247张图像，来自同一NEWFIRM仪器在搬迁到智利Cerro Tololo美洲天文台（CTIO）后的1348张图像，来自以前在CTIO的Víctor M. Blanco 4米望远镜上运行的红外侧口成像仪的2214张图像，以及来自暗能量相机的3744张图像。

“NOIRLab天体数据档案中的宝库对这项研究至关重要，”Bouy说。“我们需要在光学和近红外方面的非常深入和广域的图像，跨越一个很长的时间基线。因此，暗能量相机和NEWFIRM对我们的项目非常有吸引力，因为它们是世界上最敏感的宽场相机之一。”

作为世界上最高性能的宽场CCD成像仪之一，暗能量相机是为美国能源部（DOE）资助的暗能量调查而设计的。它在DOE的费米实验室建造和测试，并在2013年至2019年间由DOE和美国国家科学基金会（NSF）运营。目前，暗能量相机被用于涵盖巨大科学范围的项目。对暗能量调查数据的分析得到了美国能源部和国家科学基金会的支持。

“这个项目说明了提供来自不同望远镜的档案数据的难以置信的重要性，不仅仅是在整个美国，而是在全世界，”美国国家科学基金会NOIRLab的项目官员Chris Davis说。“这是NOIRLab，特别是CSDC多年来一直在努力促成的事情，并在NSF的支持下继续这样做。”

这些自由漂浮的行星位于上天蝎座OB星协中，该星协距离地球420光年。这个区域包含了许多最有名的星云，包括蛇夫星云、烟斗星云、巴纳德 68分子云和煤袋星云。

自由漂浮的行星大多是通过微透镜观测发现的，在这种观测中，天文学家观察系外行星和背景恒星之间短暂的偶然对接。然而，微光事件只发生一次，这意味着后续观测是不可能的。

这些新行星是用一种不同的方法发现的。这些行星潜伏在远离任何恒星照耀的地方，通常情况下是无法成像的。然而，Miret-Roig和她的团队利用了这样一个事实：在它们形成后的几百万年里，这些行星仍然热得发亮，使它们可以被大型望远镜上的敏感相机直接探测到。Miret-Roig的团队利用这8万次观测来测量该星协所有成员在广泛的光学和近红外波长范围内的光线，并将其与测量它们在天空中的运动方式相结合。

“我们测量了大面积天空中数千万个来源的微小运动、颜色和亮度，”Miret-Roig解释说。“这些测量结果使我们能够安全地识别这个区域中最微弱的天体。”

这一发现也为自由漂浮行星的起源提供了启示。一些科学家认为，这些行星可能是由太小的气体云坍缩形成的，从而导致恒星的形成，或者它们可能是从其母星系统中被“踢出来”的。但是哪一种是实际的机制仍然是未知的。

抛射模型表明，可能有更多的自由漂浮的行星，它们的大小与地球一样。Miret-Roig说：“自由漂浮的木星质量的行星是最难被弹出的，这意味着甚至可能有更多自由漂浮的地球质量的行星在银河系中游荡。”

研究人员预计薇拉·鲁宾天文台开始科学运作时，可以发现更多的自由漂浮行星。

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