Планети-ізгої можуть зустрічатися частіше, ніж зірки в нашій галактиці

Планети-ізгої не обертаються навколо жодної зірки. Вони самотньо блукають у вакуумі космосу, будучи викинутими зі своїх зоряних систем гравітаційною взаємодією з іншими планетами та зірками. Ніхто насправді не знає, скільки планет-ізгоїв може існувати, але це може змінитися за кілька років.

Дослідники з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА та Університету Осаки в Японії використали явище гравітаційного мікролінзування, щоб оцінити кількість планет-ізгоїв, які можуть бути виявлені в самому серці Чумацького Шляху. Вони проаналізували дані дослідження Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), яке шукало події гравітаційного мікролінзування з 2006 по 2014 рік, щоб з’ясувати, скільки ще таких подій ми можемо очікувати знайти за допомогою майбутнього римського космічного телескопа НАСА “Ненсі Грейс“.

Наразі відомо лише 70 планет-ізгоїв, але їх може бути сотні. Дослідники припускають, що Роман може виявити щонайменше 400 планет-ізгоїв земної маси, які блукають нашою галактикою.

Використання гравітації як збільшувального скла

Все, що має масу, викривляє простір-час, оскільки гравітація – це викривлення простору-часу. Коли об’єкт проходить перед далекою зіркою, галактикою або скупченням галактик, не будучи повністю вирівняним з нею, світло від цієї зірки (або іншого тіла, що випромінює світло) буде проходити через простір, викривлений масою об’єкта. Цей викривлений простір може збільшувати об’єкт, як лінза, посилюючи яскравість фонової зорі, роблячи її більш видимою. Це явище відоме як гравітаційне лінзування.

Більшість планет-ізгоїв, як правило, мають менший розмір, оскільки менша маса піддає планету більшому ризику бути викинутою за межі своєї екзосонячної системи. Малий розмір і той факт, що вони не пов’язані із зіркою, робить їх дуже важкими для виявлення. Але гравітаційне мікролінзування може допомогти вченим.

Гравітаційне мікролінзування відбувається так само, як і інші явища гравітаційного лінзування, за винятком того, що під мікролінзуванням розуміють лінзування, яке здійснюється меншими об’єктами. Через малу масу багатьох планет-ізгоїв вони створюють слабший ефект лінзування, що ускладнює спостереження подій. Тим не менш, деякі з цих мікролінзуючих явищ були виявлені, тому ми знаємо, що планети-ізгої існують.

Планети-ізгої, маса яких коливається від маси Марса до маси Землі, стануть майбутніми цілями для римського телескопа. Коли вони перетинають зорю і викривляють простір-час (отже, викривляють світло зорі), більшість з них не затримуються довше, ніж на добу. Зазвичай цього часу достатньо для проведення спостережень.

“Гравітаційне мікролінзування дозволяє нам вивчати різноманітні об’єкти з масами від екзопланет до чорних дір”, – зазначають дослідники в першій з двох статей.

Друге дослідження можна знайти тут.

Самотній телескоп шукає планети-ізгої

Після запуску в 2027 році римський телескоп шукатиме планети-ізгої в самому серці Чумацького Шляху. Дослідницька група вирішила з’ясувати, скільки планет ми можемо очікувати від нього. Для цього вони використали дані MOA та Експерименту з оптичного гравітаційного лінзування (OGLE), щоб оцінити, скільки таких планет існує. Це припущення потім було використано для прогнозування того, скільки їх можна знайти в центральній галактичній опуклості Чумацького Шляху, виходячи з можливостей римського телескопа.

“За нашими оцінками, в нашій галактиці в 20 разів більше планет-ізгоїв, ніж зірок – трильйони світів, що блукають на самоті”, – сказав у прес-релізі співавтор обох статей, старший науковий співробітник Девід Беннетт з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА. “Це перше вимірювання кількості планет-ізгоїв у галактиці, яке є чутливим до планет, менш масивних, ніж Земля”.

Беннетт і його колеги також підрахували, що в центрі нашої галактики щонайменше в шість разів більше малих планет-ізгоїв, ніж планет з широкими орбітами. Це означає, що їхні орбіти віддалені від своєї зірки. Маси цих передбачуваних планет-ізгоїв знаходяться між масами Марса і Землі, виходячи з відсікання, яке використовували дослідники.

Якщо деякі планети такої маси мають широкі орбіти і їхня маса відповідає масі багатьох планет-ізгоїв, це може означати, що принаймні деякі планети-ізгої з масою Землі також колись були на широких орбітах навколо зірок, але були викинуті в космос інтенсивною гравітаційною взаємодією з об’єктами в їхніх колишніх екзосонячних системах. Вони також могли бути викинуті під час бурхливого формування їхніх зоряних систем.

Інструменти римського космічного телескопа зможуть виявити більше мікролінзуючих подій, які відкривають ці планети, ніж попередні дослідження. На нього вже покладають великі надії. Наразі, принаймні, ми маємо уявлення про те, що може ховатися там.