当我们展开太阳系的图卷时，占据视野中心的是太阳和八大行星。而如果把目光投向太阳系之外，从20世纪90年代开始，天文学家已经在超过30年的时间里陆续发现了超过6000颗系外行星。尽管它们的大小、质量等各种性质迥异，但绝大多数也都位于和太阳系一样的行星系统中，环绕各自系统的中心恒星运动。
不过，宇宙中的行星其实更加多样。除了这些各安其位的行星外，天文学家推测宇宙中还有无数的“流浪行星”——它们不属于任何行星系统，而是在星际空间漫无目的地游荡。这些“流浪者”近乎隐身，极难探测，因此天文学家长期以来只能推测它们的存在，或是仅能“雾里看花”，而无法确切测量它们的质量和大小，也无从得知它们的起源和演化信息。
地面与空间观测设备同时捕捉到一次微引力透镜事件的艺术想象图。 北京大学|喻京川|图
2026年新年伊始，一项重要成果的发布为我们掀开了流浪行星神秘面纱的一角。1月1日，北京大学物理学院天文学系教授东苏勃领导的国际研究团队在《科学》（Science）上宣布，他们首次成功实现对一颗流浪行星候选体的直接质量测量，确认它是一颗质量与土星相当的天体，从而证实了其行星的身份。这项研究开辟了研究流浪行星的全新道路，为天文学家提供了一把解锁流浪行星谜团的钥匙。
难觅流浪行星
行星本身不发光，因此在星际空间游荡、没有主星照亮的流浪行星极其黯淡，几乎不可能使用光学望远镜进行直接观测。直到2000年，天文学家才首次确认了一颗流浪行星的存在，他们当时在我们附近的恒星形成区域猎户座星云内发现了这个质量与木星相似的天体。
天文学家能够使用多种方式寻找系外行星，因此他们发现的系外行星的数量迅速增加。但作为其中一个特殊的类别，探测流浪行星可用的方法十分有限。例如，由于没有相应的主星，在系外行星探测中常用的凌星法就无法用于流浪行星。
目前，天文学家寻找流浪行星的唯一方式是使用微引力透镜效应，该效应最早是由爱因斯坦于1936年在《科学》上提出的。当一颗流浪行星恰好从一颗遥远的背景恒星前方掠过时，这颗流浪行星会因为自身的引力效应而在周围导致轻微的时空弯曲，这样它就会像“宇宙放大镜”一样使背景恒星的光线在途经时发生偏折，由此导致的光线会聚会使背景恒星的亮度短暂增加。
此前，天文学家已经利用微引力透镜效应陆续发现了约10个流浪行星候选体，并对它们进行了研究。他们根据对光线偏折角度的测量，估算这些候选体的质量可能介于地球和木星之间。然而，这些研究更多只具有统计学上的意义，而无法给出一锤定音的结论。原因是光线偏折的角度同时受到流浪行星的质量和同地球之间的距离这两个因素的影响，但二者却无法进行区分。因此，天文学家一直无法准确地测量出流浪行星候选体的质量，也就无法确认它究竟是不是一颗行星以及属于哪一类行星。
天地协同观测
天文学家有时并不知道自己的研究对象在哪里，所以他们会开展巡天项目，寻找研究对象，在这个过程中他们可能会和目标天体“不期而遇”。2024年5月3日，东苏勃和合作者就迎来了一次十年不遇的绝佳机会。在这一天，两个地基微引力透镜巡天项目同时捕捉到了一个流浪行星候选体信号。其中一个是属于韩国天文与空间研究所的KMTNet项目，该项目在智利、南非和澳大利亚各布设了一台口径1.6米的望远镜；另一个是属于波兰华沙大学天文台的OGLE项目，该项目在智利运行一台口径1.3米的望远镜。因此，这个信号也有来自两个项目的编号：KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516。这个微引力透镜事件导致的亮度增加过程持续了约2天。
虽然两个地基巡天项目同时捕捉到信号仍然无法克服此前遇到的无法区分距离和质量两个变量的难题，但这一次，东苏勃在得知地面观测结果后，意识到实现突破的机会“从天而降”——此时欧洲空间局（ESA）的盖亚卫星（Gaia）也正在扫描同一片区域。
盖亚卫星从2014年7月运行至2025年1月，其间反复对超过20亿颗恒星进行扫描，从而帮助天文学家绘制出迄今为止最精确的银河系三维地图。这种工作模式使其平均每月才会回访同一个区域，因此通常难以记录到持续时间为1－2天的短暂事件。不过这一次，在亮度增加的约2天时间里，盖亚卫星不仅恰好在观测这一区域，而且所处的轨道方位使它的观测正好覆盖了这个微引力透镜事件亮度峰值附近16个小时的关键阶段，并完成了6次测量。在盖亚卫星整个服役期内，这样的“巧合”只发生过这一次。
接下来，东苏勃等人将地基和天基观测数据结合在一起进行分析。他们用到的基本原理并不复杂，我们每个人每天都会用到。地球上绝大多数动物都有两只眼睛，这是因为当动物使用左眼和右眼观察同一物体时，会因为视角差异而看到轻微的方向偏移，大脑可以利用这个“视差”来判断物体的远近。
东苏勃表示，研究团队此次正是利用相似的原理测量了微引力透镜视差。地基和天基共同测量，就像是用两只距离很远的眼睛同时观察同一个物体。盖亚卫星工作在距离地球大约150万千米的日地系统第二拉格朗日点附近，相当于两只“眼睛”之间的距离大约是150万千米。视差效应导致盖亚卫星观测到微引力透镜事件亮度达到峰值的时间比地面观测设备晚了约2个小时。
研究团队先计算出这个流浪行星候选体同地球的距离，再结合光线偏折的角度，计算出它的质量。天文学家就这样找到了“线头”，解开了此前距离和质量相互纠缠的“一团乱麻”。他们的计算结果表明，这个流浪行星候选体距离地球大约1万光年，质量大约是木星质量的22%，也就是与土星的质量相当。这一结果证实这个流浪行星候选体就是一颗货真价实的行星，排除了它属于质量更大的天体类型（褐矮星或恒星）的可能性。同时，观测未发现它可能环绕一颗主星运行，这就说明它不仅是一颗行星而且是一颗流浪行星。
英国伦敦大学玛丽女王学院物理与化学科学学院的加文·科尔曼（GavinColeman）在发表于同期《科学》上的一篇评论文章中指出，东苏勃等人的这个发现展示了协同观测如何才能解决在确定流浪行星的位置和质量时遇到的困难，并且促进了我们对这些行星形成方式的理解。
探究可能起源
电影《流浪地球》讲述了人类带着地球离开太阳系以寻找新家园的故事，所以在严格意义上讲，地球并非“流浪”而是踏上一趟有目的地的旅程。但在宇宙中真实存在的流浪行星为何流浪，却是摆在天文学家面前的一道难题。
目前，天文学界认为，流浪行星可能有两种形成机制：一是流浪行星和其他行星一样诞生在有中心恒星的行星系统中，但是行星间的相互引力作用或者行星与双星系统中的一颗恒星的相互作用可能将质量较小的行星抛出系统，使之成为流浪行星；二是一些质量较小的星际气体团不足以形成原行星盘从而形成一个行星系统，而是直接坍缩成行星质量的天体，最终成为一颗流浪行星，这类流浪行星的质量一般不会小于木星的质量。
东苏勃等人此次发现的这颗流浪行星质量与土星相当，说明它可能是通过第一种机制形成的。具体来说，行星从双星系统中被弹射出去的可能性要高于从单星系统中被弹出，而且从双星系统中被弹射出的流浪行星的速度要大于行星间相互作用弹射出的流浪行星的速度。与在相似距离观测到的恒星相比，这颗流浪行星具有较大的相对速度，因此它的“故乡”可能就是一个双星系统。
天文学家此前基于对流浪行星候选体的统计分析和行星系统的引力演化模型，推测仅在银河系中就可能存在多达数千亿甚至上万亿颗流浪行星，东苏勃领导的研究为流浪行星提供了直接的观测证据，也为未来的研究奠定了坚实的基础。
迎接更多发现
随着新一代空间观测设备陆续投入使用，天文学家正在迎来流浪行星研究的黄金时代。美国国家航空航天局（NASA）计划于2026年或2027年发射新一代旗舰望远镜南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜（Nancy GraceRomanSpaceTelescope），这台望远镜具备强大的广域红外巡天能力，使用微引力透镜搜索系外行星是其核心科学目标之一，预计将能够发现数百颗流浪行星。
我国载人航天工程规划建设的下一代旗舰级大型空间光学天文观测设施中国空间站巡天空间望远镜（CSST）也计划于近期发射，该望远镜在光学波段具有可与罗曼望远镜媲美的广域巡天能力，有望成为天文学家搜寻流浪行星的利器。同时，“十五五”期间，我国将实施太空探源科学卫星计划，其中就包括系外地球巡天，通过发射“地球2.0”（Earth 2.0，简称ET）卫星对系外行星进行研究。除了寻找位于行星系统的宜居带、与地球大小相似的岩质行星（地球2.0）外，探测流浪行星也是其重要科学目标之一。
东苏勃表示，这些新一代空间巡天设备会将流浪行星探测推向新阶段。在这些设备的支持下，天文学家能够获得大量流浪行星的探测数据，从而回答围绕流浪行星的一系列重要问题，例如银河系内有多少颗流浪行星、哪个类型的行星更容易流浪等，并且追溯流浪行星的起源。在此基础上，天文学家将更加深入地研究银河系中行星的形成和演化。
这一次，天文学家发现了一颗“流浪土星”，在未来的某一天，也许他们会发现一颗真正的“流浪地球”，从而构建起关于流浪行星甚至行星世界的更加完整的图景。我们生活在一颗行星上，理解行星最终意味着更加深刻地理解人类自己。