Одинокие странницы: Свобода и пустота
За последние пару десятков лет астрономам удалось обнаружить более полутысячи планет вне пределов Солнечной системы. Почти все эти экзопланеты существуют в пределах своих звездных систем, а те считанные, которые не связаны ни с какой звездой, с равным успехом могут быть не планетами, а погасшими звездами — неточность в определении массы не позволяет сделать однозначный вывод. Об одном таком объекте мы уже рассказывали — в заметке «Сверхпланета или недозвезда». Заметим, что, как правило, тело массой менее 13 масс Юпитера обычно относят к планетам, а массой от 13 до 80 юпитеров — к звездам, коричневым карликам.
Итак, японские астрофизики во главе с Такахиро Суми (Takahiro Sumi), проведя собственное исследование, выявили в пределах нашей галактике 10 таких объектов, которые с большой уверенностью можно назвать свободно путешествующими планетами, в полном смысле этого древнегреческого слова, означающего «странник». Авторы делают вывод о том, что таких планет в галактике может быть не просто много, а очень много, и что их население даже более многочисленно, чем звездное.
Этот вывод не противоречит данным наблюдений. Дело в том, что сегодня поиски далеких планет ведутся почти всегда косвенно, по поведению их материнской звезды. Либо по затемнению ее в те моменты, когда планета проходит между нами и звездой, либо по едва заметным колебаниям ее положения из-за гравитационного влияния планеты. Поиски планет, не связанных со звездой, требуют иного подхода.
Один из них, метод гравитационного микролинзирования, и применили японские исследователи. Он основан на одном из интересных следствий Общей Теории Относительности, а именно — на гравитационном линзировании, искажении пространства-времени под действием гравитации. Свет, распространяясь по прямой линии, проходя через такую искаженную область, отклоняется от видимой прямолинейной траектории, словно пройдя сквозь линзу. Теперь представим, что мы следим за полетом по небесному своду далекой планеты. Не излучая сама, она будет невидима телескопам, но, пролетая на фоне более далеких звезд, она будет искажать траектории их излучения, которые мы и можем зафиксировать. Разумеется, такое случается довольно редко, но все-таки случается.
Легко представить, какая кропотливая требуется для этого работа. Более двух лет японские ученые и их коллеги вели наблюдения за 50 млн звезд нашей галактики, используя телескопы, расположенные в Польше, Новой Зеландии и Чили. Из этого огромного числа было выявлено лишь 474 случая гравитационного микролинзирования, из которых 10 были идентифицированы, как случаи прохождения свободных планет размерами порядка размеров Юпитера. Для всех 10-ти случаев для планет не было обнаружена никакой подходящей на роль материнской звезды в пределах 1,5 млрд. км от них. Такое расстояние примерно соответствует радиусу орбиты Сатурна, и хотя вообще планеты могут обращаться и дальше от звезды, для таких массивных тел это крайне маловероятно. Почти наверняка эти планеты — свободные странницы.
Остальные 464 случая микролинзирования связаны с прохождением более крупных тел — живых и погасших звезд и коричневых карликов. По мнению авторов работы, такое их доминирование в общей статистике наблюдений свидетельствует лишь о том, что эти события намного легче наблюдать. По их расчетам, на самом деле в галактике доминируют как раз свободные планеты, которых приходится около двух на каждую звезду Млечного Пути.
Пожалуй, главной загадкой таких свободных планет пока остается вопрос об их происхождении. Существует теория о том, что образуются они точно так же, как и все прочие планеты, однако из-за тех или иных гравитационных взаимодействий и катастроф оказываются выброшенными за пределы планетных систем. Однако есть и альтернативное мнение, согласно которому они могут зарождаться, как звезды, однако из-за недостатка материи в окружающем пространстве так и не набирать достаточно массы для того, чтобы стать настоящими звездами.
По пресс-релизу University of Notre Dame