北京大学物理学院天文学系东苏勃率团队首次确证流浪行星候选体的行星身份

由北京大学物理学院天文学系东苏勃教授领衔的团队，借助一次天地同步观测的罕见机遇，首次成功实现了对流浪行星候选体的直接质量测量。结果表明，该天体的质量与土星相当，从而首次确证了流浪行星候选体的行星身份。题为“A free-floating-planet microlensing event caused by a Saturn-mass object”的论文于2026年1月1日发表在《科学》（Science）期刊上。东苏勃为论文的第一作者，东苏勃、波兰华沙大学天文台Andrzej Udalski和韩国KASI研究所Chung-Uk Lee为共同通讯作者，团队包括北大博士生吴泽弦以及10个国家的研究人员。一位审稿人评价道：“此项研究首次实现了对流浪行星候选体的直接质量测量，是理解行星形成与动力学演化的一个重要里程碑。”

流浪行星不同于太阳系行星，它们不围绕恒星运转，而是独自漂泊于星际空间。其起源可能主要有两种：一是诞生于恒星周围的行星系统，后因行星间剧烈引力相互作用被“抛射”出原生系统；二是由质量不足以形成恒星的星际气体云团直接坍缩而成。

当一颗流浪行星从背景恒星前方掠过时，其引力会如透镜般弯曲星光，使恒星短暂增亮，称微引力透镜事件（动画制作：吴泽炫；素材来源：喻京川，Serge Brunier）

探测这类隐匿天体的方法是微引力透镜效应：当天体恰好从遥远的背景恒星前方掠过时，其引力会如透镜一样偏折并会聚星光，从而使背景恒星在短时间内增亮。此前天文学家已通过该方法捕捉到约10例流浪行星候选体。但测量到的星光偏折角度受质量与距离的双重影响，在没有额外信息的情况下，两者“耦合”在一起，致使天体的核心性质——质量——始终无法被独立且准确地测定。而质量，正是判定行星身份、追溯其形成与演化历程的基石。换言之，这些候选体究竟是不是行星？属于哪一类行星？长期以来，天文学家们只能依赖统计模型进行粗略估算，始终缺少“一锤定音”的直接观测依据。

艺术家想象图：地面与太空中的望远镜同步捕捉到一次微引力透镜事件。借助此天地同步观测，东苏勃团队运用视差效应（其原理与人类通过双眼间距判断远近相同），测定了该天体的距离与质量。结果表明，该天体是颗土星级别的行星（绘画：喻京川）

2024年5月初，地面微引力透镜巡天望远镜捕捉到一颗流浪行星候选体（KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516）的信号，其增亮过程持续约两天。幸运的是，距离地球约150万公里处的盖亚（Gaia）天文卫星也恰好观测到该目标。东苏勃团队抓住机遇，成功测量了“微引力透镜视差”效应：从盖亚视角观测到的事件峰值时间相较地面视角晚约两个小时。团队由此提取候选体距离信息，并结合光线偏折角度，首次将其质量与距离分别确定。最终结果显示，引发该次事件的天体质量约为木星的五分之一，与土星相近，从而排除了其为褐矮星或恒星的可能性，确凿证实其行星身份。

在该微引力透镜事件中，背景恒星亮度放大率随时间的变化过程：黑色与红色曲线分别对应地面和盖亚卫星（Gaia）的观测视角，所基于的数据点来自各地面望远镜（黑、蓝、橙）及处于日地第二拉格朗日点（L2）轨道的盖亚（红）。由于视差效应，盖亚观测到的亮度峰值比地面视角延迟约两小时（数据来源：Dong et al., Science, 2026）

此前基于统计分析与行星系统引力演化模型，天文学家推测银河系中可能存在多达数千亿乃至上万亿颗流浪行星。本研究为相关推测提供了更为直接的观测证据，也标志着流浪行星研究迈入精确测量的新阶段。团队发展的微引力透镜视差测量方法，为未来利用中国空间站巡天空间望远镜（CSST）与“地球2.0（ET）”卫星，以及美国NASA罗曼空间望远镜等下一代空间巡天望远镜开展大规模流浪行星探测铺设了道路，有望更深入理解银河系行星系统的形成与演化。

研究得到了国家自然科学基金委、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项科学研究经费、新基石科学基金会科学探索奖等的支持。