Нещодавно астрономи відкрили нову мандрівну планету і, на відміну від раніше виявлених подібних об’єктів, змогли обчислити як її масу, так і відстань від Землі. У новому дослідженні, опублікованому в журналі Science, описується, як кілька вдалих спостережень із наземних і космічних телескопів зробили ці обчислення можливими.
Проблема з виявленням мандрівних планет
Методи, що використовуються для пошуку інших позасонячних планет, значною мірою залежать від їхніх материнських зір. Звичайно, без материнської зорі ці методи не можуть бути використані для пошуку планети. Крім того, планети не випромінюють власного світла, як зорі, що робить їх фактично невидимими.
Єдиний спосіб, яким астрономи можуть виявити мандрівні планети, — це мікролінзування, спричинене незначним гравітаційним впливом об’єкта на фонове світло. Це відбувається, коли світло від віддаленої зорі раптово здається збільшеним спостерігачеві (телескопам на Землі), ніби перед нею розмістили лінзу. Збільшення світла дозволяє астрономам зрозуміти, що щось пролетіло перед віддаленою зорею.
Теоретично, мікролінзування дозволяє обчислити масу об’єкта, що проходить перед зорею, аналізуючи ступінь викривлення і, отже, збільшення світла. Однак, не знаючи відстані до об’єкта, астрономи стикаються з так званою «дегенерацією маси-відстані», тобто вони не можуть бути впевнені в масі, оскільки одна і та ж крива мікролінзування світла може бути результатом різних комбінацій маси й відстані. Отже, не знаючи однієї з цих властивостей, вони не можуть бути впевнені в іншій, що призводить лише до приблизних оцінок.
Вдала геометрія
Ефект мікролінзування цієї конкретної мандрівної планети спостерігався кількома телескопами на Землі, а також космічним телескопом Gaia. Після виявлення вона була названа двома різними групами, в результаті чого отримала дві назви: KMT-2024-BLG-0792 та OGLE-2024-BLG-0516.
А завдяки часу, коли відбулася ця подія, Gaia перебувала в ідеальному положенні, що дозволило провести вимірювання для обчислення відстані до планети. Спостереження з двох різних точок і невелика різниця в часі світлового сигналу дозволили команді обчислити паралакс мікролінзування і визначити відстань.
«За щасливим збігом обставин, мікролінзове явище KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 було розташоване майже перпендикулярно до напрямку осі прецесії Gaia. Ця рідкісна геометрія призвела до того, що Gaia спостерігала явище шість разів протягом 16 годин, починаючи з піка збільшення», — пишуть автори дослідження.
На основі своїх даних вони визначили, що маса планети становить приблизно 22 % маси Юпітера, або трохи менше маси Сатурна. Вони підрахували, що планета перебуває на відстані близько 3000 парсеків (або трохи менше ніж 10 000 світлових років). Спектральний аналіз також показав, що зоря, перед якою вона пролітала, була червоним гігантом.
«Пустеля Ейнштейна» і походження мандрівних планет
Раніше виявлені мандрівні планети зазвичай вважалися меншими за масою, ніж Юпітер, що, на думку дослідників, свідчить про те, що ці об’єкти утворилися в протопланетній оболонці, а потім були викинуті з неї. Були також виявлені більші тіла, що вільно плавають у космосі, але це, швидше за все, коричневі карлики — різновид невдалих світил, які занадто масивні, щоб бути планетами, але недостатньо масивні, щоб стати зорями.
Попередні випадки мікролінзування показали розрив у радіальному розподілі, який називають «пустелею Ейнштейна» і який, як відомо, відокремлює планети від коричневих карликів. Команда науковців стверджує, що цей розрив є логічним, оскільки більш масивні планети рідше виштовхуються внаслідок динамічних процесів.
Хоча попередні випадки вільних планет (FFP) не мали безпосередньо виміряних мас, статистичні оцінки вказують на те, що вони переважно є об’єктами з масою меншою за нептунівську, які або не пов’язані гравітаційно, або розташовані на дуже широких орбітах.
Такі об’єкти можуть утворюватися внаслідок сильних гравітаційних взаємодій у планетарних системах. Науковці дійшли висновку, що бурхливі динамічні процеси формують демографію об’єктів планетарної маси — як тих, що залишаються гравітаційно пов’язаними зі своїми материнськими зорями, так і тих, які виштовхуються та стають вільноплавними.
За матеріалами phys.org
