떠돌이 행성(free floating planet)은 항성 없는 행성이다. 가스와 먼지 구름(성운)에서 직접 탄생하여 모 항성이 없다. 일부 떠돌이행성은 별 주위를 돌다가 이탈한 행성이다. 항성을 돌던 행성들이 접근해 서로의 궤도를 교란하여 질량이 작은 행성이 바깥으로 튕겨 나갔을 수도 있다. 거대한 우주를 홀로 떠다니는 외로운 천체이다. 지구도 생명체가 존재하는 유일하고 외로운 행성이다. 떠돌이 행성 후보는 2025년까지 12개가 확인되었다.
떠돌이 행성은 스스로 빛을 거의 내지 않아 일방상대성이론에 근거한 미세중력렌즈(gravitational micro-lens)로 확인할 수 있다. 미세중력렌즈는 관측자와 멀리 떨어진 별 사이로 행성이 지나갈 때, 천체의 중력 효과로 별의 빛을 휘게 하고 일시적으로 밝게 증폭시키는 현상이다. 떠돌이 행성까지 거리와 그 질량은 측정이 쉽지 않다.
2026년 1월 1일 국제 공동 연구팀이 지상과 우주에서 동시에 관측을 하여 떠돌이 행성의 질량과 거리를 측정하는 데 성공했다고「사이언스」에 발표했다. 서로 멀리 떨어진 두 관측 지점에 빛이 도달하는 시간의 아주 미세한 차이를 통해 ‘미세중력렌즈 시차’를 측정한 것이다. 이를 ‘유한 광원 점 렌즈 모델링’과 결합하여 행성의 질량과 위치를 밝혀냈다. 우리은하 중심부에서 약 9천800광년, 지구에서 약 1만 광년 떨어진 곳에 있는 것으로 밝혀졌으며, 지구 질량의 약 70배인 것으로 추정했다. 어딘가에는 살고 있을 외계생명체도 새로운 관측도구로 발견하기를 기다려본다.