Астрономи знайшли «планету-бродягу» земного типу

За оцінками вчених, «вільних» планет у Чумацькому Шляху може бути у 20 разів більше, ніж зірок. Оскільки планети самі не світяться, розглянути їх складно: їх шукають гравілінзуванням, що найкраще виявляє найпотужніші планети типу Юпітера. Але вдалося знайти ще одну таку «сироту», причому не масивну з Юпітер, а земного розміру. І вчені впевнені, що це лише перша знахідка із багатьох.

У 2001 році в області зіркоутворення Оріону астрономи виявили 13 тьмяних об’єктів у кілька разів масивніше Юпітера, які не були «прив’язані» до жодних зірок і за характеристиками були схожі на планети. Версію про планети підкріплювало і те, що, судячи зі спектра, в їх атмосферах була водна пара. А «світилися» вони тому, що були ще молоді та гарячі. У 2012 році астрономи «зловили» вже дорослу планету-сироту CFBDSIR2149 масою від чотирьох до семи мас Юпітера. Саме за масою її визначили як першу підтверджену планету-бродягу.

Як виникають такі планети? Комп’ютерне моделювання та теоретичні розрахунки показали, що все залежить від маси. Найпотужніші, ті, що більше за Юпітер, можуть формуватися самостійно при колапсі газу в області зіркоутворення. Такі об’єкти навіть здатні зберігати у собі достатньо тепла, щоб світитися в інфрачервоному діапазоні. Це підтверджується дослідженнями. У 2023 році вчені повідомили про відкриття 540 кандидатів у планети-сироти у вже згаданій туманності Оріона та скупчення під назвою Трапеція Оріона.

Що стосується планет-бродяг земної маси, їх, швидше за все, викидає на перших бурхливих етапах формування систем на кшталт нашої Сонячної системи. Головне, нещодавні розрахунки показали, що планет земної маси серед «сиріт» має бути більше, ніж «бродяг-Юпітерів». І взагалі, в Чумацькому Шляху таких об’єктів у 20 разів більше, ніж зірок. Незважаючи на відсутність у них своїх зірок, такі планети, за розрахунками деяких наукових груп, можуть бути довгостроково заселеними, зберігаючи великі підповерхневі океани з бактеріальним життям. Якщо розрахунки астрономів вірні, такі світи можуть бути найпоширенішими потенційно заселеними планетами у Всесвіті.

Проблема в тому, що розглянути ці об’єкти, особливо земної маси, майже неможливо, тому що вони не мають власного сильного випромінювання. Зате, як і будь-які об’єкти з масою, вони викривляють простір-час. Як наслідок, спотворюють світло від далеких об’єктів.

Саме за такою 42-хвилинною подією мікролінзування OGLE-2016-BLG-1928 у 2020 році астрономи засікли ймовірну планету-сироту масою десь між Марсом та Землею, ближче до Марса. Якби цей об’єкт літав навколо зірки, чиє світло було викривлене, це було б помітно у самому світлі зірки. Вчені з упевненістю встановили, що на околицях восьми астрономічних одиниць від «бродяги» зірок немає. У нашій Сонячній системі вісім астрономічних одиниць – орбіта між Юпітером та Сатурном. Малоймовірно, що маленька планета літає так далеко від зірки, скоріше це справді «волоцюга».

Та знахідка даних «Оптичного гравітаційно-лінзового експерименту» (OGLE) була відносно випадковою. Для «лову» подібних подій мікролінзування потрібні масштабніші огляди, що охоплюють багато зірок. До того ж спостереження потрібно проводити досить регулярно, щоби засікти короткочасні зміни світла. Саме такі дані збирає космічний телескоп TESS, призначений для пошуку екзопланет транзитним методом.

Автори нового дослідження спробували пошукати «планети-бродяги» за подіями мікролінзування даних TESS. Вони «просіяли» дані кривим блиску 1,2 мільйона зірок. І попередній аналіз вже дав добрий результат — одну «сироту» земної маси.

«Невидимий» об’єкт викривив світло зірки TIC-107150013, розташованої за 10,4 тисячі світлових років від нас (3,19 кілопарсека). Судячи з параметрів «лінзи», її маса можна порівняти з масою Землі, якщо вона знаходиться приблизно в 3,26 тисячі світлових років від нас (один кілопарсек). Якщо «бродяга» знаходиться в межах 8,4 тисячі світлових років від нас, то її маса може досягати десяти мас Землі. Для порівняння: маса Юпітера – 317,8 земної маси. Це доводить, що TESS може допомогти у пошуку планет-бродяг найближчими роками, а далі це завдання «перехопить» обсерваторія «Ненсі Грейс Роман».

У 2023 році міжнародна група астрономів оцінила кількість планет-бродяг, які зможе виявити космічний телескоп «Ненсі Грейс Роман». Робота обсерваторії, за планами, має розпочатися 2027 року. За оцінкою вчених, телескоп зможе виявити від 400 до 2,8 тисячі планет-сиріт, з яких 151-2308 будуть планетами масою 0,1-1 земної маси.