Земля вращается вокруг Солнца, как корабль, плывущий вокруг своего якоря. Но что, если кто-то или что-то высвободит этот корабль? Не связанный с какой-либо звездой или солнечной системой, что станет с крошечным миром, беспомощно и беззаботно летящим через межзвездное пространство? Что происходит, когда планета становится неуправляемой?
Ученые подозревают, что в Млечном Пути могут существовать миллиарды свободно плавающих или «чужеродных» планет, но пока что среди примерно 4000 миров, обнаруженных за пределами нашей Солнечной системы, появилась лишь горстка кандидатов . Большинство из этих потенциальных планет-изгоев кажутся огромными, их масса от двух до 40 раз превышает массу Юпитера (один Юпитер эквивалентен примерно 300 Земле). Но теперь астрономы считают, что они обнаружили непостижимый мир, не похожий ни на один другой: крошечную, свободно плавающую планету, примерно равную массе Земли, несущуюся через кишки Млечного Пути.
Это открытие, о котором было сообщено сегодня (29 октября) в Astrophysical Journal Letters , может означать самую маленькую из когда-либо обнаруженных планет-изгоев и может помочь доказать давнюю космическую теорию. По мнению авторов исследования, этот маленький мир может быть первым реальным доказательством того, что свободно плавающие планеты размером с Землю могут быть одними из самых распространенных объектов в галактике.
«Шансы обнаружить такой маломассивный объект крайне низки», - сказал Live Science ведущий автор исследования Пшемек Мроз, доктор наук из Калифорнийского технологического института. «Либо нам очень повезло, либо такие объекты очень часто встречаются в Млечном Пути. Они могут быть такими же обычными, как звезды».
Увеличительное стекло Эйнштейна
Большинство экзопланет в нашей галактике видны только благодаря звездам, на которых они расположены. В буквальном смысле звезды излучают свет, который позволяет астрономам напрямую наблюдать инопланетные миры. Когда планета слишком мала или слишком далека, чтобы ее можно было увидеть напрямую, ученые все еще могут обнаружить ее по небольшому гравитационному притяжению, которое она оказывает на свою звезду (так называемый метод лучевой скорости), или по мерцанию, которое возникает, когда планета проходит перед ней. обращенная к Земле сторона звезды (метод транзита).
На планетах-изгоях по определению нет звезд, которые освещали бы им путь - или освещали бы путь к ним телескопу. Вместо этого обнаружение планет-изгоев включает в себя один из аспектов общей теории относительности Эйнштейна, известный как гравитационное линзирование. Благодаря этому явлению планета (или даже более массивный объект) действует как космическое увеличительное стекло, которое временно отклоняет свет объектов позади себя с точки зрения Земли.
«Если массивный объект проходит между наземным наблюдателем и далекой звездой-источником, его сила тяжести может отклонять и фокусировать свет от источника», - пояснил Мроз в заявлении . «Наблюдатель измерит кратковременное повышение яркости звезды-источника».
Чем меньше этот изгибающий свет объект, тем ярче будет восприниматься звезда. По словам исследователей, в то время как планета, в несколько раз превышающая массу Юпитера, может создать эффект осветления, который длится несколько дней, ничтожная планета массой Земли будет осветлять звезду-источник всего на несколько часов или меньше, сказали исследователи. Это исключительно редкое явление называется «микролинзированием».
«Шансы на наблюдение микролинзирования крайне малы», - добавил Мроз в заявлении. «Если бы мы наблюдали только одну звезду-источник, нам пришлось бы подождать почти миллион лет, чтобы увидеть источник, подвергшийся микролинзированию».
К счастью, Мроз и его коллеги наблюдали не только одну звезду в своем исследовании - они наблюдали сотни миллионов из них. Используя наблюдения, полученные в рамках эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), исследования звезд, проводимого Варшавским университетом в Польше, в ходе которого с 1992 года было обнаружено не менее 17 экзопланет, команда пристально посмотрела в центр Млечного Пути , ища какие-либо признаки микролинзирование.
В июне 2016 года они стали свидетелями самого короткого из когда-либо виденных случаев микролинзирования. Рассматриваемая звезда, расположенная примерно в 27000 световых лет от нас в самой плотной части галактики, проявила яркость всего за 42 минуты. Расчеты показали, что объект-нарушитель не был привязан к какой-либо звезде в пределах 8 астрономических единиц (а.е., или в восемь раз больше среднего расстояния от Земли до Солнца), что позволяет предположить, что это почти наверняка крошечная планета в бегах, выброшенная из своей солнечной системы. после кисти с гораздо более массивным предметом.
В зависимости от того, насколько далеко планета находится от звезды-источника (это невозможно сказать с помощью современных технологий), мир-изгой, вероятно, будет иметь массу от половины до одной Земли. В любом случае этот блуждающий мир будет самой низкой из когда-либо обнаруженных планет-изгоев. По словам Мроза, это «огромная веха» для науки о формировании планет.
«Теории образования планет предсказывают, что большинство свободно плавающих планет должно иметь массу Земли или меньше, но это первый раз, когда мы можем найти планету с такой малой массой», - сказал Мроз. «Это действительно удивительно, что теория Эйнштейна позволяет нам обнаружить крошечный кусок камня, плавающий в галактике».
Вскоре могут последовать и другие крошечные кусочки камня, сказал Live Science соавтор исследования Радек Полесский из Варшавского университета. По словам Полески, будущие телескопы для поиска планет, такие как космический телескоп NASA Nancy Grace Roman (запуск которого запланирован на середину 2020-х годов), будут гораздо более чувствительны к крошечным событиям микролинзирования в галактике, чем эксперимент OGLE, проведенный почти 30 лет назад. Если планеты-сироты с массой примерно с Землю действительно являются одними из самых распространенных обитателей галактики, скоро их появится гораздо больше.