Астрономы ищут планеты, вращающиеся вокруг коричневых карликов, объектов, которые не являются ни звездами, ни планетами.
Коричневые карлики — загадочные космические объекты. Они звезды? Эти объекты могут сжигать дейтерий, а самые крупные даже литий! Однако они недостаточно массивны, чтобы превращать водород в гелий, поэтому их не классифицируют как звезды.
Если они не звезды, то планеты? Опять же, нет. Они светятся собственным светом, в отличие от своих менее массивных собратьев планет-гигантов, которые светятся светом, отраженным от их звезды.
Интересно, что коричневые карлики — это не звезды и не планеты, а отдельный класс небесных объектов.
Не звезды, но хозяева планет?
Исторически сложилось так, что астрономы и простые люди считали звезды хозяевами планет. Фактически, одним из аспектов планеты Международного астрономического союза является то, что планета находится «на орбите вокруг Солнца». Теперь мы знаем о многих планетах, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца, но ученые пошли еще дальше: они начали поиск планет, вращающихся вокруг коричневых карликов.
Исследования показали, что частота короткопериодических планет сверхземного размера увеличивается по мере уменьшения массы звезд; У карликов типа М примерно в 3 раза больше планет, чем у карликов F-типа. Эта антикорреляция может продолжаться за пределами главной последовательности и в диапазоне масс коричневого карлика. Авторы статьи, опубликованной 6 декабря 2022 года в The Astrophysical Journal, ищут планеты, вращающиеся вокруг коричневых карликов, чтобы узнать больше об этих удивительных телах.
Авторы статьи получили 131 кривую блеска коричневого карлика, используя инструмент Mimir на 1,8-метровом телескопе Perkins Бостонского университета. Затем они разработали алгоритм для поиска транзитных планет на их кривых блеска. Они назвали свой поиск PINES (Perkins Infrared Exsatellite Survey).
В результате этих поисков были найдены два коричневых карлика с кандидатами на транзит. Первый, 2MASS J18212815+1414010, известен как переменный коричневый карлик, поэтому маловероятно, что обнаруженный сигнал исходит от транзитной планеты.
Второй транзитный кандидат, однако, более интригующий. Авторы обнаружили потенциальную суперземлю около 2MASS J08350622+1953050. Радиус потенциальной планеты может достигать 5,8 радиуса Земли, если хозяин старый. Коричневые карлики значительно уменьшаются по мере старения и охлаждения, поэтому оценка радиуса кандидата в планеты во многом зависит от возраста коричневого карлика. Поверхностная гравитация 2MASS J08350622+1953050 указывает на то, что коричневому карлику более 100 миллионов лет, но может быть и 10 миллиардов лет! Авторы говорят, что 2MASS J08350622+1953050, скорее всего, полностью сжат, но они не могут исключить большие радиусы планет без более жестких ограничений на возраст коричневого карлика.
Как показывает этот диапазон потенциальных планетарных возрастов и радиусов, очень мало известно о 2MASS J08350622+1953050, поэтому авторам пришлось провести различные тесты, чтобы определить природу сигнала. Они выполнили диагностические проверки, исследовали астрофизические ложные срабатывания, провели последующие наблюдения и выполнили моделирование цепи Маркова методом Монте-Карло.
Авторы также выполнили некоторые тесты для оценки вероятности обнаружения планеты с радиусом, аналогичным оцененному для кандидата в планеты 2MASS J08350622+1953050. Предполагая, что у коричневых карликов такое же количество короткопериодических планет, как у карликов M, авторы рассчитали вероятность обнаружения планеты в 1%, если хозяин старый, и 0,13% шанс обнаружить планету, если хозяин молодой. Эти результаты показывают, что мы вряд ли обнаружим планету такого радиуса с этими кривыми блеска коричневых карликов, если только у коричневых карликов больше короткопериодических планет, чем у карликов M. Этот вывод подтверждает антикорреляцию между частотой планет и массой звезды.
В будущем вокруг коричневых карликов появится больше планет
Авторы продолжают поиск планет, вращающихся вокруг коричневых карликов. Поскольку они ищут единичные транзитные события, периоды этих планет неизвестны, и их транзиты нельзя предсказать. Это делает их неблагоприятными целями для космических миссий, таких как HST или JWST. Однако наземные исследования, такие как PINES, идеально подходят для обнаружения таких изолированных транзитов вокруг не очень успешных звезд.
