В нашей галактике могут быть триллионы планет-изгоев

Планеты-изгои блуждают в космическом пространстве в одиночестве, будучи выброшенными из своих звездных систем гравитационным взаимодействием с другими планетами и звездами. Никто на самом деле не знает, сколько планет-изгоев может быть там, но это может измениться через несколько лет.

Исследователи из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и Университета Осаки в Японии использовали явление гравитационного микролинзирования, чтобы оценить количество планет-изгоев, которые могут быть обнаружены в сердце Млечного Пути.

Они проанализировали данные обзора «Наблюдения за микролинзированием в астрофизике» (MOA), в ходе которого проводились поиски событий гравитационного микролинзирования с 2006 по 2014 год, чтобы выяснить, сколько еще таких событий мы можем ожидать с помощью будущего космического телескопа Nancy Grace Roman (Roman Space Telescope, RST, шестая «великая» обсерватория НАСА).

В настоящее время известно всего 70 планет-изгоев, но их могут быть сотни. Теперь исследователи предполагают, что телескоп может обнаружить не менее 400 планет земной массы, блуждающих по нашей галактике.

Использование гравитации в качестве увеличительного стекла

Все, что имеет массу, искривляет пространство-время. Когда объект проходит перед далекой звездой, галактикой или скоплением галактик, не будучи полностью выровненным с ней, свет от этой звезды (или другого светоизлучающего тела) будет проходить через пространство, искривленное массой объекта.

Такое искривленное пространство может увеличивать объект, как линза, усиливая яркость фоновой звезды, делая ее более заметной. Это явление известно как гравитационное линзирование.

Большинство планет-изгоев, как правило, небольшие, потому что меньшая масса подвергает планету большему риску быть выброшенной за пределы своей экзосолнечной системы. Небольшой размер и тот факт, что они не связаны со звездой, делают их очень трудными для обнаружения. Но гравитационное микролинзирование может помочь ученым.

События гравитационного микролинзирования происходят так же, как и другие события гравитационного линзирования, за исключением того, что микролинзирование относится к линзированию, производимому более мелкими объектами.

Из-за малой массы многих планет-изгоев они создают более слабый эффект линзы, из-за чего события труднее увидеть. Тем не менее, было обнаружено несколько таких событий микролинзирования, поэтому мы знаем, что планеты-изгои существуют.

Планеты-изгои, масса которых варьируется от массы Марса до массы Земли, станут будущими целями для телескопа Nancy Grace Roman. Поскольку они проходят перед звездой и искривляют пространство-время (следовательно, искривляя свет звезды), и длиться это не дольше суток, обычно этого времени достаточно для проведения наблюдений.

«Гравитационное микролинзирование позволяет нам изучать множество объектов с массой от экзопланет до черных дыр», — заявили ученые в первом из двух исследований, которые вскоре будут опубликованы в The Astronomical Journal.

Телескоп будет искать одинокие планеты

После запуска в 2027 году телескоп RST будет искать планеты-изгои в самом сердце Млечного Пути. Исследовательская группа решила выяснить, сколько планет мы можем ожидать найти.

Для этого они использовали данные MOA и эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), чтобы оценить, сколько существует таких планет. Затем это приближение было использовано для предсказания того, сколько планет можно найти в центральной галактической выпуклости Млечного Пути, исходя из возможностей телескопа RST.

«По нашим оценкам, в Галактике находится в 20 раз больше планет-изгоев, чем звезд — триллионы миров, блуждающих в одиночестве», — сказал в пресс-релизе соавтор обеих статей, старший научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА Дэвид Беннетт.

«Это первое измерение количества планет-изгоев в галактике, которое чувствительно к планетам менее массивными, чем Земля».

Беннетт и его коллеги также подсчитали, что маленьких планет-изгоев как минимум в шесть раз больше, чем планет с широкими орбитами в центре нашей галактики, что означает, что их орбиты удалены от их звезды. Массы этих предсказанных планет находятся между марсианскими и земными, исходя из ограничений, используемых исследователями.

Если некоторые планеты с такой массой имеют широкие орбиты и их масса согласуется со многими планетами-изгоями, это может означать, что по крайней мере некоторые планеты-изгои массы Земли также когда-то находились на широких орбитах вокруг звезд, но были выброшены в космос интенсивными гравитационными взаимодействиями с объектами в их бывших экзосолнечных системах. Они также могли быть выброшены во время бурного формирования их систем.