Новые исследования, проведенные учеными из НАСА и японского Университета Осака, предполагают, что бродячие планеты - миры, плывущие по космосу без связи с звездой, - значительно превосходят по количеству планеты, которые обращаются вокруг звезд. Результаты исследования позволяют предположить, что космический телескоп Ненси Грейс Роман НАСА, запланированный к запуску к маю 2027 года, может обнаружить удивительное количество - 400 бродячих планет массой, сравнимой с Землей. На самом деле, в ходе этого нового исследования уже был выявлен один такой потенциальный кандидат.
"Мы предполагаем, что наша галактика населена в 20 раз большим числом бродячих планет, чем звезд - триллионами одиноко скитающихся миров," - сказал Дэвид Беннетт, старший научный сотрудник Годдардского космического центра НАСА в Гринбельте, штат Мэриленд, и соавтор двух статей, описывающих результаты исследования. "Это первый подсчет количества бродячих планет в галактике, который учитывает планеты массой меньше Земли."
Основные результаты работы команды основаны на девятилетнем исследовании под названием MOA (наблюдения микролинзирования в астрофизике), проведенном в Обсерватории университета Маунт Джон в Новой Зеландии. Микролинзирование происходит, когда объект, такой как звезда или планета, попадает в почти идеальное выравнивание с фоновой звездой относительно нашей точки обзора. Из-за того, что все, что обладает массой, искривляет структуру пространства и времени, свет от далекой звезды огибает ближний объект, проходя рядом с ним. Ближний объект действует как естественная линза, создавая кратковременный всплеск яркости света фоновой звезды, что предоставляет астрономам уникальную информацию о промежуточном объекте, которую они не могут получить иным способом.
"Микролинзирование - это единственный способ обнаружения объектов, таких как свободно-плавающие планеты с низкой массой, и даже первобытные черные дыры", - сказал Такахиро Суми, профессор Университета Осака и главный автор статьи с новым оценкой бродячих планет в нашей галактике. "Это очень захватывающее использование гравитации для обнаружения объектов, которые мы никогда не могли бы увидеть непосредственно".
Найденная командой планета примерно с массой Земли является вторым таким открытием. Статья, описывающая это открытие, будет опубликована в будущем выпуске журнала "Астрономический журнал". Вторая статья, которая представляет демографический анализ и приходит к выводу, что бродячие планеты в нашей галактике в шесть раз более распространены, чем миры, обращающиеся вокруг звезд, также будет опубликована в том же журнале.
Эта анимация иллюстрирует концепцию гравитационного микролинзирования с планетой-изгоем — планетой, которая не вращается вокруг звезды. Когда кажется, что планета-изгой проходит почти перед фоновой звездой-источником, световые лучи звезды-источника искривляются из-за искривленного пространства-времени вокруг нее. Это немного меняет видимое положение звезды на небе и даже может создать несколько ее копий. Такие изменения сигнализируют астрономам о присутствии планеты. Права: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Лаборатория CI
Карликовые планеты
Всего за несколько десятилетий мы прошли путь от того, что задавались вопросом, есть ли еще миры в нашей солнечной системе, до обнаружения более чем 5300 планет за ее пределами. Большинство из этих новых миров либо огромны, находятся крайне близко к своей звезде-хозяину, либо оба этих фактора совмещаются. В отличие от этого, результаты команды показывают, что бродячие планеты обычно небольших размеров.
"Мы обнаружили, что планеты размером с Землю бродячего характера более распространены, чем более массивные", - сказал Суми. "Разница в средних массах планет, связанных со звездами, и свободно-плавающих планет играет ключевую роль в понимании механизмов формирования планет."
Строительство миров может быть хаотичным, когда все формирующиеся небесные тела взаимодействуют гравитационно, устраиваясь на своих орбитах. Планеты малой массы не так сильно привязаны к своей звезде, и некоторые из этих взаимодействий могут вышвырнуть эти миры в космическое пространство. Так начинается одинокое существование, скрытое среди теней между звезд.
В одной из ранних серий оригинального сериала "Звездный путь" экипаж встречает одну такую отдельную планету среди так называемой звездной пустыни. Они были удивлены, когда в конечном итоге обнаружили Готос - бесзвездную планету, пригодную для жизни. Хотя такой мир может быть вероятным, команда подчеркивает, что только что обнаруженная "бродячая Земля", вероятно, не имеет много других общих черт с Землей, помимо сходной массы.
Поиск Романа за Скрытыми Мирами
Микролинзирование, которое раскрывает одинокие планеты, является крайне редким событием, поэтому один из ключей к их обнаружению - расширить поиск. Именно это и сделает космический телескоп Роман, когда он запустится к маю 2027 года.
"Роман будет чувствителен даже к планетам бродячего характера с еще более низкой массой, так как он будет наблюдать из космоса", - сказал Наоки Кошимото, который возглавил статью об объявлении об обнаружении потенциальной бродячей планеты массой, сравнимой с Землей. Сейчас он является доцентом Университета Осака и провел это исследование в Годдардском космическом центре. "Сочетание широкого обзора и высокой резкости у Романа позволит изучать найденные объекты более детально, чем это возможно с помощью наземных телескопов, что представляется захватывающим перспективой".
Предыдущие наилучшие оценки, основанные на планетах, обнаруженных в орбите звезд, предполагали, что Роман обнаружит 50 бродячих планет с массой, сравнимой с Землей. Эти новые результаты предполагают, что на самом деле их количество может составить около 400, хотя точнее предсказания будут доступны только после начала сканирования неба Романом. Ученые будут сочетать будущие данные Романа с наблюдениями с земли из таких учреждений, как японский телескоп PRIME (Эксперимент по инфракрасному микролинзированию с прямым фокусированием), находящийся в Южно-Африканской астрономической обсерватории в Сазерленде. Этот телескоп диаметром 1,8 метра продолжит работу MOA, проведя первый микролинзирования в широкой области в ближнем инфракрасном свете. Он оборудован четырьмя детекторами из программы разработки детекторов Романа, предоставленными НАСА в рамках международного соглашения с ЯПЭК (Японским агентством космических исследований).
Каждое микролинзирование происходит только один раз, что означает, что астрономы не могут вернуться и повторить наблюдения, как только они закончатся. Но они не мгновенные.
"Сигнал микролинзирования от бродячей планеты может занять от нескольких часов до около суток, поэтому у астрономов будет возможность провести одновременные наблюдения с Романом и PRIME", - сказал Кошимото.
Наблюдение из обеих точек, с Земли и с местоположения Романа на расстоянии миллиона миль, поможет ученым гораздо точнее измерить массы бродячих планет, чем когда-либо раньше, углубляя наше понимание о мирах, украшающих нашу галактику.
Оригинал сатьи NASA: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/new-study-reveals-nasa-s-roman-could-find-400-rogue-earths
Космический телескоп Нэнси Грейс Роман управляется в Годдардском космическом центре НАСА в Гринбельте, штат Мэриленд, с участием Лаборатории реактивного движения НАСА и Калтех/Айпак в Южной Калифорнии, Института науки о космических телескопах в Балтиморе и научной группы, включающей ученых из различных исследовательских учреждений. Основные промышленные партнеры - Ball Aerospace and Technologies Corporation в Боулдере, Колорадо; L3Harris Technologies в Мельбурне, Флорида; и Teledyne Scientific & Imaging в Тысяча Оукс, Калифорния.
By Ashley Balzer
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
Editor: Ashley Balzer
