太陽系外行星研究領域繼續揭示關於我們宇宙的一些真正令人驚奇的事情。在幾十年來只有少數幾顆系外行星可供研究之後，天文學家現在總共處理了4,884 顆已確認的系外行星，另有 8,288 顆等待確認。隨著詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST)、歐幾里得、柏拉圖和南希格雷斯羅馬太空望遠鏡(RST)等下一代任務的發現，這個數字預計將在未來幾年呈指數級增長。
除了大量了解外行星的型別以及已知哪些恆星會產生它們之外，天文學家還取得了另一個驚人的發現。我們銀河系中不乏沒有母星的系外行星。使用來自世界各地的望遠鏡，一組天文學家最近發現了另外 70 顆自由漂浮行星(FFP)，這是迄今為止發現的最大“流氓行星”樣本，可供研究的 FFP 數量幾乎翻了一番。
負責這一發現的研究團隊由波爾多天體物理學實驗室 (LAB) 和維也納大學的博士後研究員 Nuria Miret-Roig 領導。來自實驗室、京都國立自然科學研究院(NINS)、法國國家科學研究中心(CNRS ) 以及天文生物學中心(CAB) 和人工情報部門(DIA )的多名研究人員加入了她的行列。） 在西班牙。描述他們發現的研究最近發表在《自然天文學》上。
為了分解它，幾十年來，天文學家一直在猜測 FFP（也稱為“流氓行星”）的存在，數值模擬表明它們可能完全常見。事實上，一些研究表明，可能有數十億顆這樣的行星漂浮在星際空間中——數量可能超過銀河系中的恆星！行星如何流氓的確切機制仍然是個謎，但存在幾種理論。
其中，天文學家推測行星有規律地在星際空間形成，它們被與經過的恆星的引力相互作用拉走，超新星將它們踢出，或者它們在太陽死亡後自由漂浮到太空中。正如 Roig 和她的同事在他們的研究中指出的那樣，之前的研究已經在年輕的星團和銀河場內確定了 FFP。儘管如此，樣本在年齡和來源上總是很小或異質的。
此外，流氓行星通常無法在可見光下成像，就像試圖辨別繞恆星執行數千倍的系外行星一樣。為此，天文學家需要使用非常靈敏的望遠鏡和儀器。其次，他們還需要在大量場星和背景星系中識別行星質量成員。這相當於大海撈針，但針是最不發光的物體。
為了克服這個問題，Roig 和她的團隊將夜空中物體的自行運動與 20 多年來多個天文臺獲得的多波長測光相結合。其中包括位於拉帕爾馬島（西班牙海岸附近）的艾薩克牛頓小組(ING)、位於夏威夷馬努阿基亞的加拿大-法國-夏威夷望遠鏡以及歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)、可見光和紅外巡天天文望遠鏡（VISTA）、VLT 巡天望遠鏡（VST）和MPG/ESO 2.2 米望遠鏡，均位於智利北部的阿塔卡馬沙漠。
一組天文學家最近在上天蠍座和蛇夫座佔據的天空區域發現了 115 顆潛在流氓行星的位置，用紅色圓圈突出顯示。
他們還依賴於歐洲航天局 (ESA) 天基蓋亞天文臺的天體測量觀測。正如新研究的專案負責人 Hervé Bouy 在最近的 ING新聞稿中所說。
“我們的絕大多數資料來自 ESO 天文臺，這對這項研究絕對至關重要。他們廣闊的視野和獨特的敏感性是我們成功的關鍵。我們使用了來自 ESO 設施的數以萬計的寬視野影象，對應於數百小時的觀察，以及數十 TB 的資料。”
最後，該團隊利用年輕的流氓行星從形成時仍然溫暖的方式，允許敏感的望遠鏡和相機直接檢測。這就是紅外和光學望遠鏡新的深廣視野觀測發揮作用的地方，它為該團隊提供了超過 80,000 張廣視野影象（100 TB 的資料）。由此，該團隊發現了至少 70-170 個質量與木星相當的新 FFP，它們位於天蠍座和蛇夫座星座，這是離我們太陽系最近的恆星形成區。
正如 Miret-Roig 在最近的 ESO新聞稿中所說，這是有史以來發現的最大的FFP單一樣本：
“我們不知道會期待多少，並且很高興發現了這麼多。我們測量了大片天空中數以千萬計的光源的微小運動、顏色和亮度。這些測量使我們能夠安全地識別該地區最微弱的物體，即流氓行星。”
這一發現也意味著天文學家擁有的資料集將是他們之前的近兩倍，這將在不久的將來進行後續觀測時派上用場。這個大樣本已經在幫助天文學家完善他們關於流氓行星的性質和起源的理論。基本上，在上天蠍座協會中觀察到的 FFP 數量超過了天文學家的預期，如果它們只是像恆星在星際介質中那樣形成的話。
這表明可能有更多的機制在起作用，而且之前的估計表明我們的星系中可能有數十億個 FFPs 是正確的。Bouy 說，假設他們在天蠍座上觀察到的 FFP 的比例與其他恆星形成區域的相似，那麼將會有數十億顆木星質量的行星在銀河系中漫遊，甚至更多的地球質量行星——其中許多已經被在銀河系中觀察到：
“可能有數十億顆自由漂浮的巨行星在銀河系中自由漫遊，而沒有宿主恆星。這些物體非常微弱，用現有的設施幾乎無法研究它們。ELT 對於收集有關我們發現的大多數流氓行星的更多資訊絕對至關重要。”
ESO 的超大望遠鏡(ELT) 目前正在阿塔卡馬沙漠建造，預計將在 2027 年收集第一束光線。 憑藉其 39 米（128 英尺）的主鏡和先進的光譜儀、日冕儀和自適應光學套件，ELT 將能夠直接成像系外行星、流氓行星，並表徵它們的大氣層。同年，美國宇航局的南希格雷斯羅馬太空望遠鏡也將發射太空並開始進行系外行星調查，其中可能包括像火星一樣小的 FFP。
“我們確定的 FFP 也是後續研究的絕佳目標。特別是，它們對於在沒有致盲主星的情況下研究行星大氣至關重要，使觀測變得更加容易和詳細，”布伊補充道。“與圍繞恆星執行的行星大氣的比較將提供有關其形成和特性的關鍵細節。此外，研究這些物體周圍存在的氣體和塵埃，我們稱之為‘環行星盤’，將更清楚地瞭解它們的形成過程。”
這項研究的另一個意義是它對行星形成和演化模型的意義，這是理解宜居行星和生命起源的關鍵。米雷特-羅伊格說：
“發現大量年輕 FFP 對行星系統的形成和早期演化具有重要意義，特別是對所涉及過程的時間尺度。我們的觀察表明，巨行星系統必須在該地區觀察到的生命週期（3-1000 萬年）內形成並變得動態不穩定，才能增加 FFP 的數量。目前的研究表明，我們太陽系中巨行星之間的動力學不穩定性可能也發生在早期，儘管它不像我們發現的那樣大的行星彈出所需要的不穩定性那麼劇烈。”
還有一個令人興奮的可能性，即 FFP 可以承載生命，可能藏在地下口袋中，放射性元素的緩慢衰變或對流提供必要的熱量。另一種可能性是，FFP 的衛星可能擁有厚厚的大氣層和表面有水的衛星，從而再次提高了生命存在的可能性。這些可能性中的任何一個是真實的嗎？未來幾年將有成百上千的 FFP 可供研究，我們會找到一種或另一種方式。
