图1
哈勃发现自由行星(空间望远镜研究所制)
新发现的大体积柯伊伯带天体,使人们陷入了对行星界定的思考——冥王星的地位已岌岌可危。然而,最近,借助哈勃望远镜发现的“自由漂浮”行星(Free-Floating
Planets),更是在深刻地挑战着我们的行星观念。
图2
爱丁顿
1919年,西非普林西比岛,一战的硝烟刚刚散尽。爱丁顿爵士率领他的小组,进行了一次划时代的日全食观测。那时,广义相对论刚刚建立,爱因斯坦提出光线在强引力场中将会偏折,但这还缺乏观测验证;而且,只有很强的引力场,才可以使光的传播路径产生显著的变化。要寻找强有力场,只能求助于天体了;而日全食则是大好时机。因为首先太阳的质量大,而在全食发生时,背景星光也不会被淹没。结果,排除仪器误差和天气因素,爱丁顿成功了,广义相对论胜利了。
后来,爱丁顿的这种方法,又被巧妙的运用于寻找大质量暗天体。由于大质量天体周围存在着强引力场,在它附近穿过的光线有聚拢的趋势——这被形象的称为“引力透镜”——从而人们就能估计出这暗淡天体的位置和质量。而有时星体的质量不足够大,还不能使星象的位置发生变化,但是聚拢的光线可使星象增亮一段时间,这就是“微引力透镜”效应。这成为天文学家们探测星体的又一双慧眼。
图3
M22(摘自sed.org)
空间望远镜研究所的天文学家Kailash C. Sahu,和他的国际小组在测量球状星团M22时偶然探测到了“微引力透镜”效应。M22位于地球和银河系核球约1/3处,距地球大概8500光年;它的一些成员星差不多是宇宙中最古老的恒星。
众所周知,核球是银河系中恒星最为密集的处所,因而,M22掩在他们之前,造成“微引力透镜”的几率也就更大一些。
图4
微引力透镜示意图(摘自space.com)
从1999年2月开始,透过M22,Sahu小组监测了的核球中的超过83000颗恒星。他们共探测到7起“微引力透镜”事件。其中的一次,一颗核球恒星在17.6天内亮度起伏了10次。分析指出,这是一次非常典型的由于地球、M22、核球相对运动引起的“微引力透镜”效应;通过计算,这是一个约1/8太阳质量的天体引起的。而另外的六次就比较反常,当然也更有意思了。其中的每一次,背景核球星亮度都突增50%,而且只持续较短时间;而且在下一天观测时不再重现。——这说明此过程仅存在几小时。因为这个事件并不重现,因而天文学家不敢绝对肯定这是不是“微引力透镜”效应。
“我们试着做各种解释:是不是宇宙射线?还是我们数据处理出了问题?可是都不是。那是最为合理的解释。”Sahu说道。
考虑到这个事件的短时性, 和三天体的相对速度,
科学家们估计,引起“微引力透镜”的天体至少有1/4木星质量;而且,令人惊讶的是,并不绕任何恒星运动。根据国际天文协会的定义,这不能被称为行星。况且,从这次发现的数量来看,M22十分之一的质量都是由这种“自由行星”组成的。
图5
哈勃摄到的M22(空间望远镜研究所制)
这种不绕恒星运动的“自由行星”对天文学来说是一个全新的概念,当然也极富争议。先前的几次红外巡天表明,在许多星团中都有这种行星徘徊的身影。Sahu和他的同事们用“微引力透镜”效应的方法是独特的的,而他们的结果还有待进一步考证。空间望远镜研究所决定,这之后,从2001年2月开始,每隔3天,哈勃连续地进行的观测;到现在已经将近5个月了。
“我们将会再不间断地观测至少一个星期,”空间望远镜研究所的Nino
Palagia 说。“那样将会更好地刻画这些天体。”
但有人也怀疑这样是否可行。德国波茨坦天体物理研究所的Mark
McCaughrean 指出,4个月看到6次偶然事件,并不表明连续七天就能捕获到一次。
然而,如果结果能被进一步证实,那么,这些“自由行星”很可能不是孤零零的偶然出现的天体,而在宇宙中非常普遍存在的。
将来关于“自由行星”的争论会如何进行下去?尽管有越来越多的证据支持,但我们仍不能断然下结论。然而,我们可以肯定的是,我们正在目击一次老方法和新技术的伟大结合。1919年,爱丁顿验证了一个深刻改变我们宇宙观的新理论;80年之后的今天,与哈勃太空望远镜相结合,又将给我们揭示新的宇宙之谜。
参考文章:
Planetary.org
How Einstein's Theory of Relativity and the Hubble Space Telescope Helped Researchers Find
Free-Floating Planets
By Amir Alexander
Space.com
Hubble Finds Mysterious Saturn-Sized Objects
By Heather Sparks
|