Планет-изгоев может быть больше звезд

«Это дает нам окно в эти миры, которых в противном случае у нас не было бы», - сказал Самсон Джонсон, аспирант астрономии из Университета штата Огайо и ведущий автор исследования. «Представьте, что наша маленькая каменистая планета просто свободно парит в космосе - вот что эта миссия поможет нам найти».

В исследовании было подсчитано, что будущий Nancy Grace Roman Space Telescope (RST) НАСА сможет найти сотни планет-изгоев в Млечном Пути. По словам Джонсона, идентификация этих планет поможет ученым определить общее количество планет-изгоев в нашей галактике. Блуждающие или свободно плавающие планеты - изолированные объекты, масса которых аналогична массам планет. Происхождение таких объектов неизвестно, но есть вероятность, что они ранее были связаны с родительской звездой.

«Возможно, Вселенная изобилует планетами-изгоями, и мы даже не знаем об этом», - сказал Скотт Гауди, профессор астрономии и выдающийся университетский ученый в штате Огайо и соавтор статьи. «Мы никогда не узнаем об этом, если не проведем тщательное исследование с помощью космического микролинзирования, как это собирается сделать RST».

Телескоп Роман (предыдущее название - Wide Field Infrared Survey Telescope), названный в честь одной из первых женщин-руководителей в НАСА, Нэнси Роман, которую также называли «матерью» телескопа Хаббл, попытается провести первую перепись планет-изгоев, которая, по словам Джонсона, может помочь ученым понять, как эти планеты образуются. У RST также будут другие цели, в том числе поиск планет, которые вращаются вокруг звезд в нашей галактике.

Этот процесс не совсем понятен, хотя астрономы знают, что он беспорядочный. В газовых дисках вокруг молодых звезд могут образовываться планеты-изгои, похожие на те планеты, которые все еще связаны со своими звездами-хозяевами. После образования они могли впоследствии быть выброшены из-за взаимодействия с другими планетами в системе или даже пролета через другие звезды.

Или они могут образоваться, когда пыль и газ вращаются вместе, подобно тому, как образуются звезды.

По словам Джонсона, RST предназначен не только для определения местоположения свободно плавающих планет в Млечном Пути, но и для проверки теорий и моделей, которые предсказывают, как эти планеты сформировались.

Исследование Джонсона показало, что эта миссия будет в 10 раз более чувствительной к этим объектам, чем существующие усилия, на данный момент основанные на телескопах, привязанных к поверхности Земли. Он будет сфокусирован на планетах в Млечном Пути, между нашим Солнцем и центром галактики, охватывающих площадь около 24 000 световых лет.

Планеты-изгои исторически было трудно обнаружить. Астрономы открыли планеты за пределами Солнечной системы Земли в 1990-х годах. Экзопланеты варьируются от очень горячих газовых шаров до каменистых и пыльных миров. Многие из них вращаются вокруг своих звезд, как Земля вокруг Солнца.

Но вполне вероятно, что у некоторых из них нет звезды. И хотя у астрономов есть теории о том, как образуются планеты-изгои, ни одна миссия не изучила эти миры так подробно, как это сделает RST.

Миссия, запуск которой запланирован на ближайшие 5 лет, будет искать планеты-изгои используя гравитационное микролинзирование. Этот метод основан на гравитации звезд и планет, которые искривляют и усиливают свет, исходящий от звезд, которые проходят позади них с точки зрения телескопа.

Этот эффект микролинзирования связан с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна и позволяет телескопу находить планеты в тысячах световых лет от Земли - намного дальше, чем другие методы обнаружения планет.

Но поскольку микролинзирование работает только тогда, когда сила тяжести планеты или звезды изгибается и усиливает свет от другой звезды, эффект от любой данной планеты или звезды виден только на короткое время один раз в несколько миллионов лет. А поскольку планеты-изгои расположены в космосе сами по себе, без ближайшей звезды, телескоп должен быть очень чувствительным, чтобы обнаруживать такое усиление.

В опубликованном исследовании оценивается, что эта миссия сможет идентифицировать планеты-изгои, масса которых равна Марсу или больше. Марс - вторая по величине планета в Солнечной системе, и его размер чуть больше половины Земли.

Джонсон сказал, что на этих планетах вряд ли будет жизнь. «Они будут очень холодными, потому что у них нет звезды», - сказал он. Но их изучение поможет ученым лучше понять, как формируются все планеты.

Исследование было опубликовано в Astronomical Journal.