Недавно астрономы открыли новую странствующую планету и, в отличие от ранее обнаруженных подобных объектов, смогли вычислить как ее массу, так и расстояние от Земли. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, описывается, как несколько удачных наблюдений с наземных и космических телескопов сделали эти вычисления возможными.
Проблема с обнаружением блуждающих планет
Методы, используемые для поиска других внесолнечных планет, в значительной степени зависят от материнских звезд. Конечно, без материнской звезды эти методы не могут использоваться для поиска планеты. Кроме того, планеты не излучают собственного света, как звезды, что делает их практически невидимыми.
Единственный способ, которым астрономы могут обнаружить блуждающие планеты — это микролинзирование, вызванное незначительным гравитационным воздействием объекта на фоновый свет. Это происходит, когда свет от отдаленной звезды внезапно кажется увеличенным наблюдателем (телескопам на Земле), будто перед ним разместили линзу. Увеличение света позволяет астрономам понять, что что-то пролетело перед отдаленной звездой.
Теоретически, микролинзирование позволяет вычислить массу проходящего перед звездой объекта, анализируя степень искривления и, следовательно, увеличение света. Однако, не зная расстояния до объекта, астрономы сталкиваются с так называемой «дегенерацией массы-расстояния», то есть они не могут быть уверены в массе, поскольку одна и та же кривая микролинзирования света может являться результатом различных комбинаций массы и расстояния. Следовательно, не зная одного из этих свойств, они не могут быть уверены в другом, что приводит лишь к приблизительным оценкам.
Удачная геометрия
Эффект микролинзирования этой конкретной блуждающей планеты наблюдался несколькими телескопами на Земле, а также космическим телескопом Gaia. После обнаружения она была названа двумя разными группами, в результате чего получила два названия: KMT-2024-BLG-0792 и OGLE-2024-BLG-0516.
А благодаря времени, когда произошло это событие, Gaia находилась в идеальном положении, что позволило произвести измерение для вычисления расстояния до планеты. Наблюдение из двух разных точек и небольшая разница во времени светового сигнала позволили команде вычислить параллакс микролинзирования и определить расстояние.
«По счастливому стечению обстоятельств, микролинзовое явление KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 было расположено почти перпендикулярно направлению оси прецессии Gaia. Эта редкая геометрия привела к тому, что Gaia наблюдала явление шесть раз в течение 16 часов, начиная с пика увеличения», — пишут авторы исследования.
На основе своих данных они определили, что масса планеты составляет примерно 22% массы Юпитера или чуть меньше массы Сатурна. Они подсчитали, что планета находится на расстоянии около 3000 парсек (или чуть менее 10 000 световых лет). Спектральный анализ показал, что звезда, перед которой она пролетала, была красным гигантом.
«Пустыня Эйнштейна» и происхождение странствующих планет
Ранее обнаруженные странствующие планеты обычно считались меньшими по массе, чем Юпитер, что, по мнению исследователей, свидетельствует о том, что эти объекты образовались в протопланетной оболочке, а затем были выброшены из нее. Были также обнаружены более крупные тела, свободно плавающие в космосе, но это, скорее всего, коричневые карлики — разновидность неудачных светил, которые слишком массивны, чтобы быть планетами, но недостаточно массивны, чтобы стать звездами.
Предыдущие случаи микролинзирования показали разрыв в радиальном распределении, который называют «пустыней Эйнштейна» и который, как известно, отделяет планеты от коричневых карликов. Команда ученых утверждает, что этот разрыв является логичным, поскольку более массивные планеты реже выталкиваются в результате динамических процессов.
Хотя предыдущие случаи свободных планет (FFP) не имели непосредственно измеренных масс, статистические оценки указывают на то, что они преимущественно являются объектами с массой меньше нептунианской, которые либо не связаны гравитационно, либо расположены на очень широких орбитах.
Такие объекты могут образовываться в результате сильных гравитационных взаимодействий в планетарных системах. Ученые пришли к выводу, что бурные динамические процессы формируют демографию объектов планетарной массы — как тех, которые остаются гравитационно связанными со своими материнскими звездами, так и тех, которые выталкиваются и становятся свободно плавающими.
По материалам phys.org
