Астрономы нашли планету-бродягу земного типа

В 2001 году в области звездообразования Ориона астрономы выявили 13 тусклых объектов в несколько раз массивнее Юпитера, которые не были «привязаны» ни к каким звездам и по характеристикам походили на планеты. Версию о планетах подкрепляло и то, что, судя по спектру, в их атмосферах присутствовал водный пар. А «светились» они потому, что были еще молодые и горячие. В 2012 году астрономы «поймали» уже взрослую планету-сироту CFBDSIR2149 массой от четырех до семи масс Юпитера. Именно по массе ее определелили как первую подтвержденную планету-бродягу.

Как появляются такие планеты? Компьютерное моделирование и теоретические расчеты показали, что все зависит от массы. Самые массивные, те, что больше Юпитера, могут формироваться самостоятельно при коллапсе газа в области звездообразования. Такие объекты даже способны сохранять в себе достаточно тепла, чтобы светиться в инфракрасном диапазоне. Это подтверждается исследованиями. В 2023 году ученые сообщили об открытии 540 кандидатов в планеты-сироты в уже упомянутой туманности Ориона и скоплении под названием Трапеция Ориона.

Что касается планет-бродяг земной массы, их, скорее всего, выбрасывает на бурных первых этапах формирования систем вроде нашей Солнечной системы. Главное, недавние расчеты показали, что планет земной массы среди «сирот» должно быть больше, чем «бродяг-Юпитеров». И вообще, в Млечном Пути таких объектов в 20 раз больше, чем звезд. Несмотря на отсутствие у них своих звезд, такие планеты, по расчетам некоторых научных групп, могут быть долгосрочно обитаемыми, сохраняя крупные подповерхностные океаны с бактериальной жизнью. Если расчеты астрономов верны, такие миры могут быть самым распространенными потенциально обитаемыми планетами во Вселенной.

Проблема в том, что разглядеть эти объекты, особенно земной массы, почти невозможно, потому что у них нет собственного сильного излучения. Зато, как и любые объекты с массой, они искривляют пространство-время. Как следствие, искажают свет от более далеких объектов.

Именно по такому 42-минутному событию микролинзирования OGLE-2016-BLG-1928 в 2020 году астрономы засекли вероятную планету-сироту массой где-то между Марсом и Землей, ближе к Марсу. Если бы этот объект летал вокруг звезды, чей свет был искривлен, это было бы заметно в самом свете звезды. Ученые с уверенностью установили, что в окрестностях восьми астрономических единиц от «бродяги» звезд нет. В нашей Солнечной системе восемь астрономических единиц — орбита между Юпитером и Сатурном. Маловероятно, что маленькая планета летает так далеко от звезды, скорее это действительно «бродяга».

Та находка в данных «Оптического гравитационно-линзового эксперимента» (OGLE) была относительно случайной. Для «ловли» подобных событий микролинзирования нужны более масштабные обзоры, охватывающие много звезд. К тому же наблюдения нужно проводить достаточно регулярно, чтобы засечь кратковременные изменения света. Именно такие данные собирает космический телескоп TESS, предназначенный для поиска экзопланет транзитным методом.

Авторы нового исследования попробовали поискать «планеты-бродяги» по событиям микролинзирования в данных TESS. Они «просеяли» данные кривым блеска 1,2 миллиона звезд. И предварительный анализ уже принес хороший результат — одну «сироту» земной массы.

«Невидимый» объект искривил свет звезды TIC-107150013, расположенной в 10,4 тысячи световых лет от нас (3,19 килопарсека). Судя по параметрам «линзы», ее масса сопоставима с массой Земли, если она находится примерно в 3,26 тысячи световых лет от нас (один килопарсек). Если «бродяга» находится в пределах 8,4 тысячи световых лет от нас, то ее масса может достигать десяти масс Земли. Для сравнения: масса Юпитера — 317,8 земной массы. Это доказывает, что TESS может помочь в поиске планет-бродяг в ближайшие годы, а дальше эту задачу «перехватит» обсерватория «Нэнси Грейс Роман».

В 2023 году международная группа астрономов оценила количество планет-бродяг, которые сможет обнаружить космический телескоп «Нэнси Грейс Роман». Работа обсерватории, по планам, должна начаться в 2027 году. По оценке ученых, телескоп сможет обнаружить от 400 до 2,8 тысячи планет-сирот, из которых 151-2308 будут планетами массой 0,1-1 земной массы.