怎麽會有那麽多流浪行星？
這張圖中的每一個紅圈內都是一顆疑似的流浪行星。這裏一共有115位候選者，實際數碼可能介於70至170之間。
ESO / N. Risinger
行星地球是人類的家園，而太陽系是地球的家園。但宇宙中還存在一些失去了家園的行星。它們沒有宿主恒星，沒有屬於自己的太陽，也不與任何其他行星有關。它們孤單地在黑暗寒冷的星際空間流浪。天文學家稱它們為「孤立的行星質素天體（iPMOs）」，當然我們也可以稱它們為「流浪行星」。
流浪行星之所以神秘，是因為它們極難被發現。但近年來隨著技術的進步，天文學家已經發現了很多這樣的行星。2021年，僅在天蠍座和蛇夫座，就有至少70顆流浪行星被發現。
流浪行星是個謎。理論上它們有兩種可能的自然來源。一種是正常的行星系統：它們和大部份行星一樣，在環繞年輕恒星的原行星盤中形成，然後由於某種原因，離開了這個行星系；另一種是由星際氣體塵埃雲直接塌縮而成：這種流浪行星從一出生開始就沒有太陽。
流浪行星離開原生行星系的原因是多種多樣的。理論上如果它們的宿主恒星是一對雙星，那麽復雜的重力互動會導致它們被踢出；也有可能是因為有一顆恒星從距離它們的原生行星系很近的地方掠過，或是因為它所在的行星系中存在行星之間的重力糾葛，而被永遠地甩了出去。
近日倫敦瑪麗女王大學物理和天文系的Gavin Coleman在【英國皇家天文學會月刊】上刊文稱，他對源於環雙星行星系的流浪行星特點進行了比以往更為深入的研究。
Coleman的研究物件是那些因為宿主為雙星而被甩出原生行星系的流浪行星，並沒有將宿主為單星而因行星間的重力互動而被甩出的行星考慮在內，因為這類情況的占比並不是很顯著。
Coleman基於已知環雙星TOI 1338的行星系建了一個模型，透過改動一系列參數，對不同條件下行星被甩出的概率進行了測算。這些參數包括原行星盤的初始質素、雙星間距、外部環境強度和原行星盤的亂流級別等。這些參數對行星的形成起支配作用，而其他參數如恒星的合計質素、質素比和雙星偏心率等則使用了單一值。
一次模擬的執行周期相當於現實中的1000萬年，這麽長的時間足以使太陽系初見雛形。模擬結果顯示，雙星系統的流浪行星產生效率總體而言非常高。每對雙星平均會甩出2至7個質素大於1個地球的行星；但是質素相當於100個地球以上的巨行星甩出率很低，每個這樣的行星系平均只產生0.6個流浪巨行星。
模擬還顯示，大部份流浪行星是在環雙星原行星盤演化過程的最初40萬至400萬年間被甩出的。在這個階段裏，環雙星原行星盤都還「健在」而沒有消散或被吹跑。
研究獲得的最重要成果可能是流浪行星離開行星系時獲得的額外速度。這個值大約是每秒8至16千米。這比人們在鄰近產星區觀測到的離散恒星飛行速度高很多。因此可以用以區分哪些流浪行星是被甩出來的，哪些是獨立形成的。
研究人員還發現，來自雙星的流浪行星飛行速度要比來自單星的流浪行星飛行速度高大約3倍。
原行星盤的亂流級別對行星的甩出也有影響。亂流越弱，被甩出的行星越多，被甩出的行星質素相對也越小。
這樣的研究為天文學家提供了一種觀察流浪行星族群和鑒別它們來源的方法——盡管其結果是不全面的。
事實上對於雙星系中的行星演化人們所知依然不多，行星演化理論也一直處於修訂之中。天文學家其實並不確知宇宙中究竟有多少流浪行星，粗略估計銀河系中有大因數萬億。
參考
On the properties of free floating planets originating in circumbinary planetary systems
https://arxiv.org/abs/2403.18481
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