«Это открытие отчасти было чистой случайностью! Но мы считаем,
что в данных «Хаббла» скрыто гораздо больше подобных возможностей».
Астрономы обнаружили новую блуждающую планету, скрывающуюся
в архивных данных, собранных космическим телескопом «Хаббл»,
и это открытие стало возможным благодаря небольшой удаче — и небольшой помощи от самого гения, Альберта Эйнштейна.
Блуждающие, или «свободно парящие», планеты — это миры, не вращающиеся вокруг звезды. Они получают статус блуждающих, когда их выбрасывает
из родных систем из-за взаимодействия с планетами-близнецами
или гравитационного воздействия, вызванного прохождением звёзд.
Самый успешный способ обнаружения экзопланеты — дождаться её пересечения (или «транзита») по диску своей родительской звезды.
Однако, будучи космическими сиротами без родительской звезды, блуждающие планеты невозможно обнаружить таким способом. К счастью, явление,
впервые предсказанное Эйнштейном в 1915 году, позволяет обнаружить
эти блуждающие миры.
«Свободно летающие планеты, в отличие от большинства известных экзопланет, не вращаются вокруг звёзд. Они дрейфуют по галактике в полном одиночестве, в полной темноте, без солнечного света. Это делает
их невозможными для обнаружения традиционными методами, основанными на свете звезды», — рассказал space.com Прземек Мроз, член исследовательской группы и профессор Варшавского университета.
«Чтобы найти эти неуловимые объекты, мы используем метод,
называемый гравитационным микролинзированием».
Как Эйнштейн стал охотником за планетами-изгоями
Общая теория относительности, теория гравитации Эйнштейна,
созданная в 1915 году , предполагает, что объекты, обладающие массой, вызывают «искривление» самой ткани пространства. Чем больше масса,
тем сильнее искривление и, следовательно, тем сильнее гравитация, возникающая в результате этого искривления.
Гравитационное линзирование возникает, когда свет от фонового источника проходит мимо варпа. Его траектория искривляется. Это может усилить этот фоновый источник. Этот эффект астрономы используют с помощью телескопа «Хаббл» и космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST) для изучения очень далёких галактик, которые обычно слишком тусклые, чтобы их увидеть.
«Это явление возникает, когда массивный объект, линза, проходит перед далёкой звездой (источником), усиливая свет звезды благодаря гравитации линзы», — пояснил Мроз. «Прелесть микролинзирования в том, что оно работает, даже если линзирующий объект вообще не испускает свет».
Во время событий микролинзирования звезда-источник временно увеличивается. Мы можем оценить массу линзирующего объекта,
измерив продолжительность и другие характеристики события.
Мроз добавил, что когда события микролинзирования возникают при прохождении планет-изгоев, они обычно очень кратковременны
и длятся менее суток.
Конкретное событие микролинзирования, которое изучала группа,
чтобы обнаружить этот новый блуждающий мир, обозначено как
OGLE-2023-BLG-0524 и было замечено «Хабблом» 22 мая 2023 года, и до сих пор остается скрытым в данных космического телескопа.
«Он был обнаружен в направлении Галактического балджа в ходе исследования, проводимого в рамках эксперимента по оптическому гравитационному линзированию [OGLE], и независимо наблюдался Корейской сетью телескопов
с микролинзированием [KMTNet]», — сказал Мроз. «Время, продолжительность события по шкале Эйнштейна, составила всего восемь часов, что делает его одним из самых коротких событий микролинзирования за всю
историю наблюдений».
Основываясь на свойствах события микролинзирования, Мроз и его коллеги смогли оценить, что линзирующее тело может быть планетой массой Нептуна, расположенной в галактическом диске Млечного Пути, на расстоянии около
15 000 световых лет. В качестве альтернативы, блуждающий мир может быть более крупным, но более удалённым объектом массой Сатурна в галактическом балдже Млечного Пути, находящимся примерно в 23 000 световых годах.
«Оба сценария согласуются с наблюдаемым нами сигналом микролинзирования», — сказал Мроз.
В поисках планет в архивах Хаббла
Одной из важнейших задач, с которой столкнулась команда после открытия события микролинзирования OGLE-2023-BLG-0524, было определение того,
что оно действительно было вызвано блуждающей планетой, а не планетой, связанной со звездой, но находящейся на широкой орбите вдали от своей родительской звезды.
Они предположили, что если бы у планеты была близкая звезда-хозяин, находящаяся в пределах десятикратного расстояния от Земли до Солнца
(10 а.е.), они, вероятно, увидели бы второй, более продолжительный сигнал микролинзирования от этой звезды. Исследователи не обнаружили такой сигнатуры, поэтому они могли исключить наличие у планеты близкого звёздного компаньона.
Однако если планета вращается вокруг звезды на гораздо большем расстоянии, более 10 а. е., шансы обнаружить родительскую звезду значительно ниже.
«Это означает, что мы не можем полностью исключить сценарий с широкой орбитой, но вот тут-то и начинается самое интересное», — сказал Мроз. «Поскольку линза и фоновая звезда медленно движутся относительно друг друга, в конечном итоге они разойдутся на небе».
«Если в этой точке мы обнаружим свет от линзирующего объекта,
мы поймем, что он не находится в полностью свободном движении».
К сожалению, Мроз объяснил, что расстояние между планетой и фоновой звездой означает, что их относительное движение кажется невероятно малым, около 5 угловых миллисекунд в год.
«Пройдет не менее десятилетия, прежде чем мы сможем надеяться решить
их с помощью современных инструментов, таких как космический телескоп «Хаббл» или крупные наземные телескопы», — сказал Мроз.
«Хаббл» оказался особенно полезен в этом поиске блуждающей планеты, поскольку область неба, в которой происходит явление микролинзирования, наблюдалась этим давно работающим космическим телескопом еще в 1997 году. Это более чем за 25 лет до явления микролинзирования.
«Это дало нам уникальную возможность проверить, связана ли линза
со звездой», — сказал Мроз. «Согласно нашей модели, к 1997 году линза
и источник должны были находиться на расстоянии 0,13 угловой секунды.
Это очень мало, но в пределах возможностей «Хаббла». Если бы линза была яркой звездой, мы бы увидели её на тех старых снимках.
Но мы этого не сделали».
Отсутствие заметного света в ожидаемом положении линзы подсказало команде, что любая потенциальная звезда-хозяин должна быть очень тусклой.
«В зависимости от используемой нами модели звёздного населения,
это исключает от 25% до 48% возможных звёзд-компаньонов», — сказал Мроз. «Это подводит нас к выводу, что это действительно может быть свободно парящая планета».
Мроз объяснил, что объект OGLE-2023-BLG-0524 был обнаружен членом команды Матеушем Капустой случайно, когда команда отслеживала события микролинзирования.
«Это открытие отчасти было чистой случайностью!» — сказал Мроз.
«Это была удача, но мы считаем, что в этих данных скрыто гораздо больше подобных возможностей».
«Явления микролинзирования постоянно происходят в плотных звёздных полях, и многие из этих полей уже наблюдались «Хабблом» в прошлом.
Это означает, что данные «Хаббла» могут содержать ещё более интересные события, которые ещё предстоит обнаружить».
Информация взята с сайта space.com
Спасибо, что ознакомились, ваш Павел М.