【艺术家想象图】地面与太空中的望远镜同步捕捉到一次微引力透镜事件：当一个天体从背景恒星前方掠过时，其引力会如透镜般弯曲星光，使恒星短暂增亮。借助此天地同步观测，天文学家得以运用视差效应（其原理与人类通过双眼间距判断远近相同），测定了该天体的距离与质量。结果表明，该天体是颗土星级别的行星。（绘画：喻京川）

由北京大学物理学院天文学系东苏勃教授等研究人员组成的团队，借助一次天地同步观测的罕见机遇，首次实现了对流浪行星候选体的直接质量测量。结果表明，该天体的质量与土星相当，从而首次确证了流浪行星候选体的行星身份。题为“A free-floating-planet microlensing event caused by a Saturn-mass object”的研究论文于2026年1月1日发表在《科学》（Science）杂志上。

论文链接：www.science.org/doi/10.1126/science.adv9266

与太阳系中的行星不同，流浪行星并不围绕恒星转动，而是独自漂泊于星际空间。它们的起源可能有两种主要途径：其一，它们可能最初诞生于某颗恒星周围的行星系统，后因行星间剧烈的引力相互作用而被“抛射”出去；其二，它们或许是由质量不足以形成恒星的星际气体云团直接坍缩而成。

探测这类隐匿天体的方法，源于爱因斯坦1936年在《科学》杂志上提出的微引力透镜效应：当一个天体恰好从遥远的背景恒星前方掠过时，其引力会如透镜一样偏折并会聚星光，从而使背景恒星在短时间内增亮。

近十年来，天文学家们通过地面巡天望远镜的观测，已借助微引力透镜效应捕捉到约十例流浪行星候选体。基于星光偏折角度的测量，研究人员估算其质量范围可能介于地球与木星之间。

然而，这一偏折角度受天体质量与距离两个因素的共同影响。在没有额外信息的情况下，二者 “耦合”在一起，致使天体的核心性质——质量——始终无法被独立且准确地测定。

而质量，正是判定行星身份、追溯其形成与演化历程的基石。换言之，这些候选体究竟是不是行星？属于哪一类行星？长期以来，天文学家们只能依赖统计模型进行粗略估算，始终缺少 “一锤定音”的直接观测依据。

2024年5月初，两个地面的微引力透镜巡天项目（KMTNet和OGLE）都捕捉到了一颗流浪行星候选体（KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516）的信号，其增亮过程持续了约两天。幸运的是，距离地球约一百五十万公里处的盖亚天文卫星（Gaia）恰好也在观测该目标。

研究团队抓住了这个机遇，成功测量到了“微引力透镜视差”。该效应类似于我们用双眼感知深度：当分别用左眼和右眼观察同一物体时，会因视角差异而看到轻微的方位偏移，大脑正是借此“视差”效应来判断远近。

研究团队利用视差效应，提取出该流浪行星候选体的距离信息，并结合光线偏折的角度，进而将它的质量和距离分别确定下来。具体而言，视差效应导致从盖亚视角观测到微引力透镜事件的亮度达到峰值的时间，较地面视角晚了约两个小时。

研究团队最终确定，引发此次微引力透镜事件的天体，其质量约为木星质量的五分之一，即与土星相近。这一结果首次确凿无疑地证实，该流浪行星候选体是一颗行星，排除了其属于质量更大的褐矮星（即介于行星和恒星之间的天体）或恒星的可能性。

此前，天文学家基于对流浪行星候选体的统计分析及行星系统的引力演化模型，推测银河系中可能存在着多达数千亿乃至上万亿颗流浪行星。这项研究为上述推测提供了更为直接的观测证据。

这项工作标志着流浪行星研究步入了精确测量的新阶段。所发展的微引力透镜视差测量方法，为未来利用NASA的Nancy Grace Roman空间望远镜、中国空间站巡天空间望远镜（简称CSST）和中国“地球2.0”（简称ET）卫星等下一代空间巡天望远镜开展大规模流浪行星探测铺设了道路。

未来，基于大样本的流浪行星搜寻及其质量测量数据，研究人员将有望揭示：银河系内究竟有多少颗行星在流浪？哪种类型的行星更常流浪？此外，还能追溯它们的起源，从而更加深入地理解银河系中的行星系统是如何形成与演化的。

来源|ScienceASSS