В короткой вспышке, запечатленной в лампе Млечный ПутьАстрономия совершила скачок, который еще недавно казался научной фантастикой: впервые он был достигнут. непосредственное измерение массы и расстояния планета, которая блуждает без звезды, с массой, очень похожей на массу СатурнЭтот мир, обозначенный кодами KMT-2024-BLG-0792 и OGLE-2024-BLG-0516, путешествует в одиночестве по межзвездному пространству со скоростью, близкой к... 10.000 световых года с земли.
Открытие, опубликованное в журнале НаукаЭто стало возможным благодаря хирургической координации между наземные обсерватории и Европейский космический телескоп GaiaБлагодаря этим совместным усилиям впервые стало возможным с большой точностью взвесить... маломассивная блуждающая планетаподтверждая, что это объект явно планетарной природы, а не коричневый карлик или неудавшаяся звезда.
Что такое планета-изгой и почему этот случай особенный?
Называемый свободно плавающие или блуждающие планеты Это тела планетарной массы, которые не вращаются вокруг какой-либо звезды. Вместо того чтобы следовать стабильной траектории вокруг солнца, они движутся по галактике, направляемые только солнечными лучами. глобальная гравитация и прошлые встречи вместе с другими массивными объектами. Теория, выдвигаемая на протяжении десятилетий, предполагает, что они могут быть очень многочисленны в... Млечный ПутьВозможно, их даже больше, чем самих звёзд.
В данном конкретном случае анализы показывают, что объектом, ответственным за вспышку, является планета с 0,219 массы Юпитерапрактически то же самое, что и СатурнЭта цифра с легкостью исключает категорию очень тусклых звезд или коричневых карликов. Исследователи утверждают, что наиболее вероятно, что... родившиеся в «нормальной» планетной системе, вокруг звезды, которая впоследствии была выброшена в межзвездное пространство в результате сильных гравитационных взаимодействий.
Эти процессы изгнания могут быть вызваны гравитационные столкновения между гигантскими планетамиЭто может быть связано с наличием нестабильной звезды-компаньона или тесным прохождением другой звезды в плотных областях галактики. В результате мир теряет свой орбитальный «дом» и превращается в... космический бродягапутешествуя в одиночестве миллиарды лет.
Некоторые модели также предполагают, что отдельные планеты-изгои могли образоваться в изоляции в результате коллапса. облака газа и пылиОн похож на звезду, но ему не хватает массы, необходимой для начала ядерного синтеза. Однако масса и характеристики объекта, сходные с массой и характеристиками Сатурна, лучше соответствуют сценарию... планета выброшена из своей родной системы чем в случае образования миниатюрных звезд.
Предыдущие исследования уже предполагали, что беззвездных миров может быть много, но до сих пор оценки их массы были весьма косвенными. Это открытие на основе достоверных данных демонстрирует, что Среди планет-изгоев обычно встречаются именно планетарные объекты., зародившийся на протопланетных дисках и впоследствии изгнанный в глубокий космос.
Гравитационное микролинзирование: как увидеть невидимое
Обнаружение планеты, не излучающей свет и не имеющей связанной с ней звезды, априори является практически невыполнимой задачей. Ключ к решению заключается в использовании имеющихся данных. гравитационное микролинзированиеэффект, предсказанный общей теорией относительности Эйнштейна: когда массивный объект проходит прямо перед далекой звездой, его гравитация искривляет путь света и действует как своего рода космическая увеличительная линза.
С Земли этот эффект проявляется в виде временное увеличение яркости фоновой звезды. Если проходящий перед объектом объект — планета, вспышка обычно кратковременна, часто длится всего несколько часов или пару дней. Вот почему сети, подобные этой, так популярны. OGLE (Эксперимент по оптическому гравитационному линзированию) и корейский KMTNet Они непрерывно и часто наблюдают за миллионами звёзд в центре Млечного пути.
Событие, связанное с этой планетой массой с Сатурна, было зафиксировано на Май 3 2024 из-за тех опросов, которые отнесли его к той или иной категории. KMT‑2024‑BLG‑0792 y OGLE‑2024‑BLG‑0516Они наблюдали кратковременное увеличение яркости... красный гигант, расположенный в галактическом балдже, образующийся, когда планета проходит между этой звездой и нашей линией зрения.
Детальный анализ кривой блеска уже указывал на то, что ответственный за это объект имел масса, явно меньшая, чем у ЮпитераНо этого было недостаточно для точного определения его веса. Главный традиционный недостаток микролинзы заключается в том, что сама по себе она не позволяет однозначно определить его вес. расстояние до объектаА без хорошо известного расстояния масса оказывается втянутой в математическое вырождение.
Для преодоления этого препятствия необходимо было добавить еще один наблюдательный компонент: измерение того же события микролинзирования из две точки, очень удаленные друг от друга в пространстве и сопоставить в мельчайших деталях момент, когда яркость достигла своего максимума в каждом месте. Эта разница во времени известна как параллакс микролинзы.
Гайя как «вторая камера» в космосе
Вот тут-то и пригодится космический телескоп. Gaiaмиссия Европейское космическое агентство (ЕКА) Первоначально он был разработан для картирования более миллиарда звёзд в Млечном пути с чрезвычайно высокой точностью. Хотя его основной задачей не был поиск блуждающих планет, он привилегированное положение в космосе Он сделал его идеальным партнером для этого естественного эксперимента.
Гайя была выведена на орбиту вокруг Точка Лагранжа L2 в системе Солнце-Земля, примерно в 1,5 миллионов километров с нашей планеты. Оттуда он непрерывно наблюдал за небом, регистрируя положение, яркость и движение звезд с беспрецедентной точностью. За более чем десятилетие он полностью изменил наше представление о структуре нашей галактики.
В течение короткого промежутка времени, составлявшего всего несколько дней. 48 часов Во время события микролинзирования с участием блуждающей планеты совпали несколько маловероятных факторов: Гайя сканировала именно этот участок неба, и, более того, делала это с помощью особенно благоприятная орбитальная конфигурацияЭто позволило ему наблюдать за пораженной звездой шесть раз примерно за 16 часов, очень близко к пику увеличения.
Тем временем, наземные сети OGLE и KMTNet Они отслеживали одну и ту же вспышку из обсерваторий в Чили, Южная Африка и АвстралияКогда исследователи сравнили данные, они обнаружили, что максимум освещенности на Гайе был достигнут почти... два часа спустя чем на Земле. Эта небольшая разница в сочетании с детальным моделированием события стала ключом к расчету. параллакс микролинзы.
Измерив этот параллакс, команда смогла с большой точностью определить местоположение. расстояние до блуждающей планеты: вокруг 3.050 парсековТо есть, примерно в 9.950 световых годах от центра галактики. Теперь, когда расстояние определено, та же кривая блеска позволила определить массу: приблизительно 22% массы ЮпитераПрактически такое же, как у Сатурна. Это первый случай, когда было получено столь точное измерение для маломассивная свободно плавающая планета.
Международный проект с ярко выраженной европейской направленностью.
За этим результатом стоит масштабное международное сотрудничество, в частности, с участием центров Азия, Европа и Соединенные ШтатыИсследование проводится под руководством Субо Донгиз Департамента астрономии Пекинский университети включает команды из Институт астрономии и астрофизики им. Кавли, el Корейский институт астрономии и космических наук, Университет Варшавы и Кембриджский университет, Среди других.
С европейской стороны, роль Польша и проект OGLE Это имело основополагающее значение. Из Астрономической обсерватории Университет Варшавыгруппа, возглавляемая Анджей Удальский В течение многих лет он наблюдал за центром галактики в поисках событий микролинзирования. Его данные, в сочетании с данными KMTNet и Gaia, позволили ученым преобразовать вспышку, длившуюся всего несколько часов, в... точный портрет блуждающей планеты.
Исследователи из таких стран, как Соединенное Королевство, Германия, Израиль, Швейцария и Соединенные Штатыпомимо консорциумов, ответственных за эксплуатацию Gaia для ЕКА. Сотрудничество между станциями, расположенными на разных континентах, имело важное значение для достижения цели. почти непрерывное покрытие событие.
В заявлениях международным СМИ Субо Донг подчеркнул, что наибольшая трудность заключалась в том, что «чтобы уложиться в ритм», поскольку явление микролинзирования длилось всего около двух дней. Он объяснил, что сочетаниеневероятная удача«—что Гайя смотрела именно туда, куда нужно, — и настойчивость наземных исследований сделала возможным то, что до сих пор считалось практически недостижимым».
Ещё один из авторов, Пшемек МрозПредставитель Астрономической обсерватории Варшавского университета подчеркнул, что этот результат даст «мощный толчок» развитию астрономии. будущие интенсивные кампании посвященные именно таким объектам. Опыт показывает, что скоординированные наблюдения между Землей и космосом не только осуществимы, но и могут стать стандартным инструментом для их изучения. планеты без звезды.
Что эта планета может рассказать нам о численности населения беззвездных миров?
До начала этой работы астрономы уже подозревали, что блуждающие планеты Их может быть очень много. Некоторые исследования показали, что общее число этих тел может составлять... сравняться или даже превзойти показатели звёзд в Млечном пути. Однако отсутствие прямых измерений массы затрудняло определение того, являются ли обнаруженные кандидаты на самом деле планетами или, в некоторых случаях, звездоподобными объектами.
Измерение этой планеты масса Сатурна Это преодолевает этот барьер: это доказывает, что по крайней мере некоторые из коротких вспышек, наблюдаемых OGLE, KMTNet и другими программами, соответствуют Миры планетной массы, выброшенные из своих системИ это касается не только промежуточных тел между планетами и звездами. Это надежная основа для оценки количества «странствующих» объектов, заполняющих межзвездное пространство.
Если модели верны, то Млечный Путь может быть населен... триллионы блуждающих планетБезмолвные и холодные, они пересекают темноту между звёздами. Некоторые могут обладать плотной атмосферой или внутренними источниками тепла; другие могут представлять собой ледяные сферы, погруженные в вечную ночь. На данный момент мы можем обнаружить лишь крошечную их часть, когда выравнивание с фоновой звездой достаточно идеально.
Этот тип планет также предоставляет ключевую информацию о динамика планетных системКаждый выброшенный мир — это след бурных процессов, происходивших в первые несколько миллионов лет существования системы: миграции газовых гигантов, резонансы, дестабилизирующие орбиты, сближения с соседними звёздами… Восстанавливая популяцию странствующих звёзд, астрономы могут реконструировать историю формирования и эволюции систем, подобных нашей.
В европейском контексте этот результат укрепляет позиции ЕКА и его партнеров как ключевых игроков в... Наука об экзопланетах и блуждающие мирыТелескоп Gaia, разработанный для другой крупной миссии, в итоге стал ключевым элементом для развивающейся области, в которой вскоре появятся новые космические телескопы, работающие при поддержке Европы и других космических держав.
Роль будущих миссий: «Роман», «Земля 2.0» и далее.
Случай с KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516 разразился как раз в тот момент, когда астрономическое сообщество готовится к появлению нового поколения инструментов, в значительной степени предназначенных для... поиск планет с помощью микролинзирования. Среди них выделяется Римский космический телескоп Нэнси Грейс от НАСА, запуск которого запланирован на вторую половину десятилетия.
Проект Roman будет проводить крупномасштабные исследования микролинзирования с чувствительностью и скоростью наблюдений, значительно превосходящими существующие методы. Моделирование показывает, что это может быть обнаружить сотни или тысячи планет-изгоеввключая объекты с массой, близкой к земной, и измеряя их распределение с беспрецедентной точностью. Для Европы эта миссия станет идеальным дополнением к данным Gaia и другим проектам, таким как Евклид.
Эти усилия будут дополнены китайским спутником. Земля 2.0запуск которого ожидается примерно в 2028 году и который также будет стремиться к экзопланеты и беззвездные миры В числе прочих инструментов, исследователи используют гравитационное микролинзирование. Они надеются скоординировать наблюдения с Земли с такими установками, как будущие телескопы. Обсерватория Веры Рубин— и с помощью этих космических миссий максимально увеличить обнаружение событий, подобных тому, что произошло с этой планетой массой с Сатурна.
Текущие миссии, такие как эта самая Гайя Европейского космического агентстваи другие, которые поступят в эксплуатацию в ближайшие годы, будут создавать все более обширные каталоги, которые позволят нам перейти от... конкретные результаты к подробным статистическим исследованиям. Идея состоит в том, чтобы ответить на фундаментальные вопросы: сколько существует планет-изгоев, какие диапазоны масс встречаются чаще всего, как они распределены в галактике и что они говорят нам о жестокости и созидательной силе формирования планет?
По мнению авторов исследования, это и есть... Это первый случай измерения параллакса блуждающей планеты с помощью микролинзирования. с такой ясностью. Его успех побуждает многие группы планировать скоординированные кампании между наземными телескопами и такими миссиями, как Roman или Earth 2.0, с целью превратить то, что сейчас является исключительным наблюдением, в нечто большее. техника рутинного использования.
Всё указывает на то, что эта небольшая вспышка была вызвана планетой с масса, близкая к массе Сатурна. Расположенный почти в 10 000 световых годах от Земли, этот объект станет поворотным моментом: он докажет, что это возможно. Взвешивать и точно определять местоположение миров, путешествующих в одиночку. Благодаря одновременным наблюдениям с поверхности Земли и из космоса, этот проект открывает двери в будущее, в котором мы сможем провести настоящую галактическую перепись блуждающих планет, что станет ключом к пониманию того, как формируются, распадаются и эволюционируют планетные системы во всей Галактике Млечный Путь.
