美国宇航局的凌日系外行星调查卫星（TESS）可能找到了它的第一颗“流浪行星”——一个没有恒星陪伴，独自在宇宙中游荡的行星。
这个可能的新发现展示了TESS如何利用爱因斯坦100多年前提出的一个现象来发现这些所谓的“流浪行星”。
虽然我们最熟悉的是围绕一个恒星或多个恒星运行的行星，但在发现超过5000颗这样的行星之后，估计我们的银河系中也存在着大量的自由漂浮的“流浪行星”。
实际上，我们的星系可能包含多达一千兆的“流浪行星”，它们因为与其他行星或经过的恒星的引力相互作用而被从它们的原生系统中抛出。这意味着这些自由漂浮的行星可能远远超过银河系中恒星的数量。因此，TESS在2018年发射后，潜在地探测到这样一个宇宙中的“孤儿”，是一个重大事件。
”麻省理工学院（MIT）专门从事系外行星探测的博士后研究员米歇尔·库尼莫托：“我们在TESS的数据中发现了第一个信号，这与一个自由漂浮行星通过微引力透镜效应所预期的现象一致。
库尼莫托继续说：“这仅仅是我们搜索的TESS观测的75个区域中的第一个，每个区域对应大约27天的TESS观测，这么早就找到东西是令人惊讶的——但真的很令人兴奋。”
如果这个信号确实表明了一个流浪系外行星，它可能是一个质量是地球几倍的行星，距离我们至少6500光年远。
爱因斯坦的一点“流浪狩猎”帮助
到目前为止，已经探测到的大多数系外行星都是因为它们对母星的影响而被暗示出来的。这可能是由于一个轨道行星的微小引力拉动造成的恒星运动的“摆动”，或者是当一个轨道行星穿过或“凌”其恒星的表面时发生的光线下降。
然而，如果没有母星，这两种方法都不适用。这就是为什么发现流浪行星这么困难。
库尼莫托解释道：“流浪行星很暗，它们不绕任何恒星运行，这意味着我们通常用来探测系外行星的技术在这里不太有效。”
幸运的是，爱因斯坦在1915年提出的广义相对论预测了一个现象，可以帮助我们发现这些自由漂浮的系外行星。
爱因斯坦提出，有质量的物体会弯曲空间和时间的结构，也就是时空，而引力就是由这种弯曲产生的。当光线经过这些弯曲的区域时，它的路径会发生变化。这意味着来自背景光源，比如恒星或星系的光线，可以绕过一个中间的“透镜”物体，沿着不同的路径到达观察者的视线。
这种现象被称为“引力透镜”，它会导致背景光源在观察者看来位置发生变化，或者在同一图像中出现在多个地方。
流浪行星的质量很小，所以这种透镜效应很弱，我们称之为“微引力透镜”。然而，它仍然可以导致背景光源的亮度增加，这对于天文学家来说是可见的，表明有一个流浪行星的存在。
库尼莫托说：“微引力透镜是寻找这些黑暗、孤立物体的最佳——通常是唯一的——方法，因为它只依赖于行星通过其引力场的质量。”
忘记TESS中的“T”
TESS的设计初衷是通过寻找凌来寻找紧密围绕宿主恒星运行的行星。凌是指行星在恒星前方通过时，恒星亮度的短暂下降，类似于我们可能在最近的日食中观察到的现象。
然而，引力透镜也可以导致背景恒星变亮，当一个透镜物体在恒星和地球之间通过时。由于TESS对恒星亮度的微小变化非常敏感，它也能够探测到这些由自由漂浮的行星流浪者引起的增亮现象。
但是，考虑到这一点，你可能会问：为什么这是自2018年以来TESS发现的约6000个系外行星候选者中的第一个潜在流浪系外行星？
事实证明，直到现在，还没有人真正开始寻找。
库尼莫托指出：“TESS非常适合通过微引力透镜寻找流浪行星，但这些类型的信号在TESS数据中之前并没有被探索过，我们的方法是首次在TESS数据中寻找无束缚行星的微引力透镜信号，以及由此产生的TESS行星微引力透镜候选者。”
不幸的是，像许多其他探测到的系外行星候选者一样，这个发现仍然需要确认。
库尼莫托说：“目前我们还不能确认这是一个行星，微引力透镜事件不会重复，这意味着很难确定任何特定信号的性质。因此，我们对这个事件的起源持谨慎态度，称其为流浪行星的‘候选者’，因为它与这样一个世界预期的信号一致。”
她补充说，随着团队探索更多的TESS数据并进行后续观测，关于这个信号的真相将逐渐变得清晰。
尽管如此，这些发现的初步性质并没有减少团队的热情或兴奋。
加州大学圣克鲁斯分校的研究者、团队联合领导者威廉·德罗科：“对我来说，这绝对是十分兴奋的，我习惯于寻找暗物质，那里发现任何东西的几率非常低，所以发现一个在星际空间中漂流的流浪世界的可能性是令人难以置信的。”
这项研究的作者相信，就TESS发现更多流浪行星的前景而言，未来是光明的。
库尼莫托总结到：“这证明了TESS可以找到这类信号，现在取决于我们开始深入挖掘更多并理解它们可能意味着什么，我们只搜索了不到1%的TESS数据；还有99%的工作要做，我们在一路上有很多激动人心的新机会！”
该团队的研究已经提交给《皇家天文学会月报》期刊发表。它目前作为预同行评审论文在存档站点arXiv上展出。
