利用來自美國國家科學基金會NOIRLab的幾個觀測站的觀測和檔案數(shù)據(jù)，以及來自世界各地和軌道上的望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)，天文學家們在銀河系的一個附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了至少70顆新的“自由漂浮”行星--這些行星在沒有母星的情況下在太空“游蕩”。這是單一群體中發(fā)現(xiàn)的此類行星的最大樣本，它幾乎是整個天空中已知數(shù)量的兩倍。

研究人員在銀河系的一個附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了這群自由漂浮的行星--不圍繞恒星運行的行星--被稱為上天蝎座OB星協(xié)。通過檢查20多年的觀測數(shù)據(jù)，天文學家們至少發(fā)現(xiàn)了70顆，甚至多達170顆這些木星大小的行星。第一批自由漂浮的行星是在20世紀90年代發(fā)現(xiàn)的，但是最新的發(fā)現(xiàn)使已知的總數(shù)幾乎翻了一番。

為了找到這些行星，該研究的第一作者，法國波爾多大學波爾多天體物理實驗室的Núria Miret-Roig和一個天文學家團隊，使用了來自一些大型天文臺的觀測和檔案數(shù)據(jù)，包括來自美國國家科學基金會NOIRLab的設施、歐洲南方天文臺的望遠鏡、加拿大-法國-夏威夷望遠鏡和斯巴魯望遠鏡，在20年的觀測中共有8萬張寬場圖像。

波爾多天體物理實驗室的天文學家，也是這項研究的項目負責人Hervé Bouy說，如果不能利用NOIRLab的天體數(shù)據(jù)檔案和在社區(qū)科學和數(shù)據(jù)中心(CSDC)運作的天體數(shù)據(jù)實驗室科學平臺，發(fā)現(xiàn)這么多自由漂浮行星是不可能的。

這些數(shù)據(jù)包括來自亞利桑那州基特峰國家天文臺(KPNO)的NEWFIRM極寬視場紅外成像儀的247張圖像，來自同一NEWFIRM儀器在搬遷到智利Cerro Tololo美洲天文臺(CTIO)后的1348張圖像，來自以前在CTIO的Víctor M. Blanco 4米望遠鏡上運行的紅外側口成像儀的2214張圖像，以及來自暗能量相機的3744張圖像。

“NOIRLab天體數(shù)據(jù)檔案中的寶庫對這項研究至關重要，”Bouy說。“我們需要在光學和近紅外方面的非常深入和廣域的圖像，跨越一個很長的時間基線。因此，暗能量相機和NEWFIRM對我們的項目非常有吸引力，因為它們是世界上最敏感的寬場相機之一。”

作為世界上最高性能的寬場CCD成像儀之一，暗能量相機是為美國能源部(DOE)資助的暗能量調查而設計的。它在DOE的費米實驗室建造和測試，并在2013年至2019年間由DOE和美國國家科學基金會(NSF)運營。目前，暗能量相機被用于涵蓋巨大科學范圍的項目。對暗能量調查數(shù)據(jù)的分析得到了美國能源部和國家科學基金會的支持。

“這個項目說明了提供來自不同望遠鏡的檔案數(shù)據(jù)的難以置信的重要性，不僅僅是在整個美國，而是在全世界，”美國國家科學基金會NOIRLab的項目官員Chris Davis說。“這是NOIRLab，特別是CSDC多年來一直在努力促成的事情，并在NSF的支持下繼續(xù)這樣做。”

這些自由漂浮的行星位于上天蝎座OB星協(xié)中，該星協(xié)距離地球420光年。這個區(qū)域包含了許多最有名的星云，包括蛇夫星云、煙斗星云、巴納德 68分子云和煤袋星云。

自由漂浮的行星大多是通過微透鏡觀測發(fā)現(xiàn)的，在這種觀測中，天文學家觀察系外行星和背景恒星之間短暫的偶然對接。然而，微光事件只發(fā)生一次，這意味著后續(xù)觀測是不可能的。

這些新行星是用一種不同的方法發(fā)現(xiàn)的。這些行星潛伏在遠離任何恒星照耀的地方，通常情況下是無法成像的。然而，Miret-Roig和她的團隊利用了這樣一個事實：在它們形成后的幾百萬年里，這些行星仍然熱得發(fā)亮，使它們可以被大型望遠鏡上的敏感相機直接探測到。Miret-Roig的團隊利用這8萬次觀測來測量該星協(xié)所有成員在廣泛的光學和近紅外波長范圍內的光線，并將其與測量它們在天空中的運動方式相結合。

“我們測量了大面積天空中數(shù)千萬個來源的微小運動、顏色和亮度，”Miret-Roig解釋說。“這些測量結果使我們能夠安全地識別這個區(qū)域中最微弱的天體。”

這一發(fā)現(xiàn)也為自由漂浮行星的起源提供了啟示。一些科學家認為，這些行星可能是由太小的氣體云坍縮形成的，從而導致恒星的形成，或者它們可能是從其母星系統(tǒng)中被“踢出來”的。但是哪一種是實際的機制仍然是未知的。

拋射模型表明，可能有更多的自由漂浮的行星，它們的大小與地球一樣。Miret-Roig說：“自由漂浮的木星質量的行星是最難被彈出的，這意味著甚至可能有更多自由漂浮的地球質量的行星在銀河系中游蕩。”

研究人員預計薇拉·魯賓天文臺開始科學運作時，可以發(fā)現(xiàn)更多的自由漂浮行星。

關鍵詞： 天文學家 銀河系 自由漂浮的行星 母星