03.03 有没有不属于任何星系的流浪行星?

女儿奴2017


转眼之间已是2020年,距离2019年年初的硬科幻电影《流浪地球》上映已经过了一年了


在电影中人类因为太阳氦闪而给地球装上了发动机,不出意外的话千百年后的地球就是一颗名副其实的“流浪行星”了,然而电影归电影,真实的宇宙中有没有可能出现“流浪行星”呢?回答这个问题前我们需要搞清楚一些天文学基本概念。

什么是行星?

国际天文学联合会认为,只有质量体积达到一定标准且围绕恒星公转的星球,才能被称为行星,所以说“流浪行星”本身是不可能存在的,因为它是脱离恒星系就不是行星了,因此称呼“流浪行星”为“流浪星球”更为合适。


从物理学上来说,任何一个恒星系都是比较稳定的,行星轻易不会脱离恒星引力强度范围,除非是行星本身受到了来自本星系之外的引力引力作用而导致速度超过了逃逸速度,否则流浪星球是不会出现的。

2012年时欧洲天文学家曾经发现过一颗疑似流浪星球,该天体位于100光年外的剑鱼座,7倍木星质量的它周围并没有恒星,其运动路径也不是一般天体的公转路径,因此天文学家们认为它是一颗流浪行星,很可能是在恒星系形成或者与其他星系融合的时候被甩出来的。


在一些双星系统乃至三星系统中,两颗恒星的位置变化会导致星系内行星受到的引力也产生变化,理论上来说行星是有可能被变化的引力产生的“引力弹弓”效应给弹出去的。

除了恒星系外,银河系和仙女座星系之间254万光年的广阔虚空中,也存在着一些流浪行星甚至是恒星,它们大部分都是位于星系外围的天体,因为星系公转速度太快而被甩出来的,可以说“流浪”在宇宙中是很普遍的。

任何一个脱离恒星太远的星球,都因为无法反射恒星光而变得不可见,因此太阳系附近很可能也存在流浪星球


宇宙观察记录



流浪行星是无家可归的“游子”,它们既没有日出也没有日落,因为与我们熟悉的行星不同,这些孤独的世界没有被恒星束缚。相反,它们在银河系核心周围以单独的弧线运行。

银河系有数十亿颗这样的行星,在永恒的夜晚游荡。当一颗流浪行星从黑暗中出现时,它们是孤儿,在恒星星系混乱诞生的时候被抛弃在外。流浪行星核心处于融化状态,但是表面冻结。在这两个极端之间的区域可能有大量液态水。但谁会在那里游泳呢?



几十年来,天文学家假设存在自由的行星。但是科学家需要一种方法来找到它们。两种最广为人知的发现系外行星的方法依赖于行星和恒星发出的信号——要么是轨道行星重力的轻微牵引造成的摇晃,要么是行星经过地球和恒星之间时产生的轻微变暗。


那么你如何找到没有恒星的行星呢?

天文学家说,目前,最好的方法包括在红外线中寻找年轻流浪行星的热量,以及一种被称为重力微探测的技术,微透镜利用重力弯曲和扰乱光线的能力,这种技术对较老、较冷的行星很有效。如果一个巨大的物体——比如说,一个流浪行星穿过太阳和地球之间,这个星球可以作为一个透镜,弯曲和调整从地球上看到的恒星的光线。一般来说,行星越大,对光线的影响就越大。


到目前为止,无论使用哪种方法,我们都不能轻易探测到比木星小或者至少是地球质量300倍的无恒星行星。

总之,这些流浪行星的早期观察线索出现在20世纪90年代末,当时一组日本天文学家在大约500光年外的查迈里昂星团发现了证据。但其他团队很快报道发现了在西格玛-奥里尼斯星附近的星团、猎户座星云、金牛座恒星形成区存在更多流浪行星候选者。在2012年,天文学家发现100光年之外一颗700摄氏度无家可归的行星,命名为CFBDSIR2149-0403。

电影《流浪地球》也描述或猜测了地球的未来——流浪行星。


军机处留级大学士


答:天文学估计,在我们银河系中,至少有十亿颗的流浪行星,它们不属于任何恒星系统;甚至在我们银河系之外,也会存在很多不属于任何星系的行星。


流浪行星

我们太阳系中有八大行星和许多矮行星,以及不计其数的小行星,这些行星都受到太阳引力的约束,与太阳一起组成了稳定的恒星系统;以奥尔特云为界的话,太阳系半径大约1光年,当前距离太阳最近的恒星系统是半人马座三星,与地球距离4.2光年。

一颗恒星的引力影响范围是有限的,比如在太阳系和半人马座三星之间,就有着广袤的星际空间,在这些星际空间中,就会存在流浪行星,流浪行星不围绕任何恒星公转。


CFBDSIR2149

在2012年,欧洲南方天文台的甚大望远镜发现一颗高度疑似的流浪行星,编号CFBDSIR2149,距离地球大约100光年,位于剑鱼座方位。

观测数据表明,这颗行星的质量大约是木星的4~7倍,表面温度430℃,年龄大约只有1000万年,科学家分析这颗行星的自行运动,发现它不属于任何恒星系统,而是一颗流浪行星。


如何发现流浪行星

由于流浪行星距离恒星太远,加上行星的表面温度一般很低,所以目前探测流浪行星是一件非常困难的事,基于流浪行星的特点,天文学家提出:如果一颗大质量的流浪行星穿过地球和某颗恒星之间时,我们可以利用微引力透镜效应,来发现行星的存在。


流浪行星的形成原理

一颗恒星在形成阶段,一般也会在周围形成行星,如果另外一颗恒星闯进来,其引力会使得行星的轨道受到影响,引力弹弓效应就有可能把行星“踢出去”。


在我们银河系中,有一半以上的恒星都处于聚星系统当中,甚至还有不少的三合星、四合星等等,在这样的恒星系统中,行星的轨道极易受到影响,容易形成流浪行星,天文学上估计,在我们银河系中有超过10亿颗的流浪行星,甚至有可能就在我们太阳系周围。


星系间的流浪行星

银河系与仙女星系距离254万光年,银河系直径20万光年,仙女星系直径22万光年,两者之间有几个矮星系和星系团,其余全是广袤的星际空间,在这之中,理论上肯定存在流浪行星以及流浪恒星(不属于任何星系的恒星)。

目前,科学家已经发现很多脱离银河系的流浪恒星,但是还未发现过银河系之外的行星。


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艾伯史密斯


这是一个矛盾的话题。

行星,是围着一颗恒星(太阳)的星星,如果流浪了,那还叫行星吗?

摆脱了恒星的星星(姑且这么说吧),一定是没有任何光亮,在地球上想发现它几乎是不可能的,但是我们可以看一下是否有流浪的恒星来推测。

看看宇宙,像太阳这样孤零零一颗恒星非常少,绝大部分都是双星或三星甚至更多,也就是两个或以上恒星互相旋转组成自己的系统。

所以天文学家有个说法,就是太阳是一颗流浪恒星。

老的太阳系据推测至少有三颗恒星,它们寿命到了以后各种爆炸,形成了地球和太阳,而且不止一个太阳(土星差一点也成了一颗恒星)。后来有个巨大的星系路过老太阳系,把更大的以前的恒星尸体和其它恒星吸走,它们不带太阳玩了,只留下现在的恒星(太阳)带几个小兄弟在银河系溜达。

在太阳与以前的太阳系分离的过程,也会有其它的行星分离,同时太阳分离过程也适合其它行星,所以流浪行星是有可能的,前些天说的那个什么陌陌就应该是。


观上灵云


很多人都找出了各种理由说有或者没有的,我就说一个实锤了的。

美国夏威夷大学天文学研究所运营的“泛星计划”1号望远镜2017年10月19日观测到一颗不寻常的小行星。随后欧空局证实此消息。国际天文学会将其命名为1I/2017 U1。但欧空局为它另取了一个夏威夷语名字:奥陌陌,(Oumuamua)意为“远方的信使”。经分析,这是人类首次观测到的来自太阳系外的“访客”,它最终还将远离太阳系而去。

虽然奥陌陌是小行星,也还是算行星吧。




岚海之婪


有。但那不叫行星,而叫做星际碎块或者自由天体。行星的定义就是绕恒星运行的有固定轨道的天体,体积较大的称作大行星,体积较小的称作小行星。

如果是处于恒星系之间,不属于任何恒星系的自由天体,任何恒星对它的引力都非常小,或者不同方向恒星对它的引力达到平衡。它不围绕任何恒星运行,只是在距离恒星非常遥远的地方游荡。大的称作自由天体,小的称作星际碎块。

在恒星系之间,是十分广阔的宇宙空间。即以太阳系和距离最近的比邻星系而言,二者距离四点二光年,也就是四十二万亿公里。而太阳系最外侧行星冥王星(虽然它已经被排除在大行星行列但仍然是行星),距离太阳六十亿公里,即使加上所谓柯伊伯带奥尔特云也不超过半光年。比邻星系大小也类似。那么中间大部分区域都是空旷的,但空旷不是什么也没有的真空,而是充满了各种微观粒子星际尘埃甚至不排除有较大的自由天体。只是无论微观粒子星际碎块都是非常稀薄的,自由天体数量就更少了。当然这一切目前只是推测,谁也没去过,没有被证实。


多维观世界


这是一个很有趣味的问题:会不会有星球四处游离不属于任何星系?答案是:没有!


因为星球的诞生本身就是缘于星系,因此从星球诞生那刻起,始终无法脱离星系的控制。宇宙大爆炸开始,最多最简单元素就是氢,原始状态为星云。通过万有引力让氢气聚集,聚集结果产生高温高压形成聚合反应燃烧氢,燃烧过程中产生了由氦到铁序列的元素,然后再次由于万有引力作用产生爆炸,形成了中子星和比铁更高阶的元素,体积大甚至形成黑洞。以太阳为例,从地球发现金银铜等高阶元素可知,太阳应该属于宇宙大爆炸之后的第二代以上的恒星。所以迄今为止,不会有恒星、岩石星脱离星系。


宇宙大爆炸之后早期,至少是100亿年以前,宇宙形成过类星体。类星体体积比星系小很多,但是威力比星系大,亮度达到星系千倍以上。类星体是否就是后来的超大黑洞?反正迄今为止,没有那个看见黑洞是怎么形成的。脉冲星是中子星一种,所以看见过中子星形成,就没人看见过黑洞形成。当然,以人类的观测设备,连看见黑洞都困难,只有通过推测来间接证实黑洞的存在,也确实存在。


活的自在点


那么行星和流浪行星是如何划分的呢?其实很简单,地球围绕着太阳转这属于行星。而流浪行星则是不围绕着任何物体公转,它们在宇宙中以一种极快的速度围绕着银河系中心运转。那么流浪行星是如何诞生的呢?这句要从我们的太阳系说起了。

如果你仔细观测天上的星空,你会发现大多数的恒星都是双星系统,有的像比邻星甚至是三星系统,唯独太阳系只有一颗恒星,想让地球变成流浪行星其实非常简单,我们只需要在太阳系再放一颗恒星就可以了。由于恒星的质量都两颗恒星同时出现后,他们会自然而然的形成公转轨道,两颗恒星会相互的进行公转,这样的话会形成我们所说的双星系统。

在早期的时候,由于两颗恒星的质量和大小都不相同,因此它们的轨道是不稳定的,它们时而进时而远,而这样他们产生的引力就会改变围绕着恒星公转的行星,当两颗恒星快速围绕着公转时,产生的引力加速会直接将行星抛飞出去,由于宇宙空间不具备减速,因此这行星会一直朝着外面飞,当它飞出所在星系之后,它就变为了一颗流浪行星。

同理,既然有流浪行星,那么肯定就有流浪恒星,流浪恒星和流浪行星的原理是相同的,都是受到了引力加速所产生的影响。不过流浪恒星大多数来自于星团中,实际上银河系距离仙女座星系相隔250万光年,在这250万光年内不光有空间,还有这些流浪恒星,流浪行星,甚至还有流浪黑洞。流浪天体不属于任何范围,不出意外的话,它们会在宇宙中永久的存在。

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当然有的。地球可以流浪,凭什么别的行星就不能流浪呢?

流浪行星,被各种砖家取了好多名字,诸如:星际行星、游牧行星,自由漂浮行星、不受约束行星、孤儿行星、无主星行星等,它们直接绕银河系中心运行。这些天体从它们形成的行星系统中弹出,或者从未被重力束缚在任何恒星或矮星上。砖家们“不负责任地”估计,仅银河系就可能至少拥有数十亿颗的流浪行星呢。

据研究,流浪行星很可能是以类似于恒星的方式形成的(没有成功发育为恒星去燃烧自己发光发热,就只能出走,真可悲……),国际天文学联合会提出将这些物体称为亚褐矮星。一个可能的例子便是Cha 110913-773444,它可能是被抛出某恒星系统而成为流浪行星的(⊙o⊙),但也可能有其它不得而知的成因。也包括一些正在形成的流浪行星,例如下面的这颗带着草帽的OTS 44。

上图:OTS 44是一个自由漂浮的行星质量物体或褐矮星,位于蝘蜒座,距离我们550光年。 它是质量最低的自由漂浮的星际物体之一,约为木星质量的11.5倍,太阳的1.1%。它的半径不是很清楚,估计是太阳的23-57%。其形成方式很类似恒星的形成方式。

日本大阪大学的天体物理学家Takahiro Sumi及其同事们使用新西兰约翰山天文台1.8米的MOAII望远镜和智利拉斯坎帕纳斯天文台的1.3米华沙大学望远镜观察了银河系中的5000万颗恒星。在观测过程中,他们发现了474次微透镜事件(由小质量天体产生),其中10次短暂的微透镜事件很可能是木星大小的行星所产生,因为附近没有可疑的恒星。

研究人员从已有的观察估计,银河系中的每颗恒星附近都有大约两颗木星质量的流浪行星。而还有估计表明,在银河系中流浪行星的数量可能远远超过恒星数量的10万倍。太阳系附近可疑的流浪行星可能就包括SIMP J01365663 0933473,离我们大概20光年。下面是艺术家的想象图——

上图:SIMP J01365663 0933473。根据“天体物理学杂志”最近的一项研究,这颗流浪行星的磁场强度比地球强近400万倍,质量是木星的12.7倍。这颗星球离地球只有大约20光年,但除了在浩瀚的太空中放浪形骸之外,它并没有做太多有意义的事情。这颗行星由于缺乏母星而被称为流浪行星,它与褐矮星之间的区别在于褐矮星是那些尺寸大到不能被称为行星的天体。美国的那些砖家们说,其强大的磁场可能使得他极有可能被新墨西哥州的大型射电望远镜探测到。

上面提到的这些行星虽不属于任何恒星系统,但是属于银河系。而另外有一些行星就真的“浪”到银河系外了——

河外行星,也称为星系外行星,是位于银河系外的恒星所带的行星或完全独立的流浪行星,也就是说有跟着它们的亲妈一起浪的,也有独自一颗浪的,总之是流浪,O(∩_∩)O哈哈~。 由于距离太远,直接观测是没戏了。但间接证据可能表明这样的行星是很可能存在的。

到目前我为止,人类观测到的最遥远的行星是位于射手座的SWEEPS-11和SWEEPS-04,距离太阳大约27710光年,然而银河系直径却是在10万到18万光年之间,这意味着我们还没有发现过比这两颗孤独星更远的行星。更别提河外行星了。


小宇堂


在我们太阳系,成为行星的其中一个明显特征,就是围绕着太阳运行,八大行星按照这个规律,沿着各自轨道呈周期性公转。所以,太阳的引力,是保证行星拥有“归宿”的根本前提。

我们所在的银河系,拥有差不多4000亿颗行星,那么保守估计,在每个恒星系统中都应该存在这样的星体,被恒星引力所捕获成为其行星。但是,恒星的引力范围是有限的,比如太阳系的引力,最大可以延伸到2光年范围。整个宇宙空间中,所有恒星的引力不可能完全覆盖到,所以理论上,不处于任何恒星“控制领地”的行星是必然存在的。


从形成原理上看,流浪行星也是可能出现的。在一个恒星系统中,原来的行星在围绕恒星公转过程中,如果受到其它外来巨大星体的影响,比如突然进入该恒星系统,原来的行星就极有可能被引力弹弓效应抛射出原来的星系,独自在宇宙空间中流浪。

流浪行星距离恒星的距离都非常远,收到恒星的热量辐射就及其微弱,表面温度极低,所以探测起来异常困难。2011年,天文学家应用重力微透镜观测方法,证实了在银河系中心附近发现了若干流浪行星,根据推测,银河系内流浪行星的数量可能达到数十亿颗之多。


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