Не все планеты вращаются вокруг звезд. Некоторые путешествуют по нашей галактике самостоятельно. А теперь астрономы нашли самую маленькую из этих планет-изгоев. Недавно обнаруженный блуждающий мир имеет массу примерно с Землю. Поскольку на небе нет солнца, на этой одинокой планете всегда ночь. И это небо намного темнее и заполнено большим количеством звезд, чем можно увидеть из любого места на Земле.

«Небо должно быть чудесным», — говорит Пшемек Мруз. Он астроном в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, Калифорния. Он возглавлял команду, открывшую планету. Но отсутствие солнца дорого обходится, говорит он. «Там тоже должно быть очень холодно». Этот бродяга вступает в небольшой клуб. За последние 20 лет астрономы обнаружили в нашей галактике менее двух десятков планет без звезд. Большинство из них представляют собой большие шары газа, которые больше похожи на Юпитер, чем на Землю. Но ученые думают, что эти миры — вершина огромного айсберга.

Ценная планета

Обнаружение этой крошечной планеты «очень ценно», — говорит Диана Драгомир. Она астроном из Университета Нью-Мексико в Альбукерке. Она ищет планеты вокруг звезд, кроме нашего Солнца. Эта работа помогает ей выяснить, сколько миров, помимо Земли, может быть домом для того или иного типа жизни. Вероятно, на этой темной и холодной планете нет ничего живого. Но его открытие дает Драгомир и другим ученым информацию о мирах, которые трудно найти. «Тот факт, что мы нашли его, очень много значит, даже если она просто плавает, что это означает, что он изначально сформировалась», — говорит она.

Астрономы думают, что осиротевшие планеты образовались в солнечных системах, подобных нашей. Но что-то выгнало планету. Может быть, гравитация большего мира дала планете шанс. Или, возможно, проходящая звезда подошла слишком близко, и ее сила тяжести зацепила планету или две. Драгомир говорит, что этот новообретенный мир, сформировался довольно далеко от своей домашней звезды. Если бы он был слишком близко, гравитация звезды помешала бы ей уйти в свободное «плаванье по космосу.

Планеты, особенно маленькие, которые находятся далеко от своих звезд, часто бывает сложно найти. «Даже если мы думаем, что вокруг множества звезд есть далекие планеты, мы не можем знать наверняка», — говорит Драгомир. «Найти хотя бы один такой, используя другую технику, очень полезно, потому что это добавляет к довольно небольшой выборке». Она добавляет, что открытие этой блуждающей планеты «говорит нам, что эти маленькие планеты на разумном расстоянии от своей звезды действительно образуются».

Когда планета не является планетой?

Большинство людей думают о планетах как об объектах, вращающихся вокруг звезд. Фактически, официальное определение гласит, что планета должна вращаться вокруг звезды. Конкретно наше солнце. Как отмечает Джесси Кристиансен, планеты-изгои не соответствуют этому определению, которое было принято Международным астрономическим союзом или МАС. Она астроном в Калтехе. Как и Драгомир, она также подсчитывает все типы планет. IAU — это группа, которая принимает решение об официальных определениях и названиях вещей в космосе.

Но многие сейчас утверждают, что планету следует определять только по тому, как она сформировалась. МАС далее утверждает, что планета — это все, что достаточно велико, чтобы ее сила тяжести превратилась в шар. В противном случае это был бы кометный астероид или комета. Но объект не может быть настолько массивным, чтобы раздавить атомы и начать светиться. Тогда это была бы звезда.

По своей массе планеты-изгои проходят проверку. Но «наши институты еще не осознали тот факт, что эти планеты еще существуют», — говорит Кристиансен. «НАСА прямо сейчас меняет определение», — говорит она. НАСА отслеживает обнаруженные планеты за пределами нашей солнечной системы в компьютерной базе данных. Он называется Архив экзопланет НАСА. (Экзопланета — это любая планета, которая не вращается вокруг нашего Солнца.) Но Драгомир говорит, что эта база данных еще не включает сиротские миры. «Мы находимся в процессе изменения дизайна наших архивов, чтобы мы могли размещать их», — говорит она.

Действительно низкие шансы

Астрономы находят большинство планет, определяя, как они влияют на звезды, вокруг которых они вращаются. Это, конечно, не подойдет на планет-изгоев. Они также не излучают свет, поэтому астрономы не могут их видеть напрямую. Однако планеты-изгои могут изменять свет от звезд, которые находятся намного дальше. Этот процесс известен как гравитационное линзирование.

Если что-то в космосе проходит между Землей и звездой, гравитация объекта фокусирует свет от этой звезды на Землю. «Это как увеличительное стекло», — говорит Мроз. Для кого-то на Земле звезда становится ярче, когда объект проходит мимо. Вот как исследователи обнаружили эту крошечную планету-изгоя.

В июне 2016 года слабая звезда в созвездии Стрельца немного посветлела. Затем он снова стал нормальным. Мроз и его команда измерили, сколько времени нужно, чтобы звезда стала ярче и тусклее. На замену ушло около пяти часов. Это сообщило им приблизительную массу проходящего объекта. По их оценкам, его масса может составлять всего треть массы Земли или вдвое больше, чем масса нашей планеты. Они поделились своим открытием 1 ноября в Astrophysical Journal Letters.

Мроз и его команда заметили планету с помощью телескопа OGLE. Это расшифровывается как эксперимент оптического гравитационного линзирования. Телескоп находится в пустыне Атакама в Чили. Он смотрит на части нашего Млечного Пути, в которых много звезд, например, на центр галактики. Затем он ищет изменения в свете звезд, вызванные пролетающими мимо темными объектами.

Шансы найти только один объект астрономические. Выравнивание между Землей, каким-либо объектом и звездой на заднем плане должно быть почти идеальным. «Если бы вы наблюдали только одну звезду, вам нужно было бы подождать в среднем миллион лет», — говорит Мроз. Никто не хочет ждать так долго. Поэтому, чтобы увеличить свои шансы, ученые наблюдают не одну звезду, а миллионы. Телескоп OGLE каждую ясную ночь отслеживает одни и те же 200 миллионов звезд, отмечает Мроз. Это позволяет им находить пару тысяч плавающих объектов каждый год, хотя большинство из них — просто тусклые звезды.

Что дальше

По словам Мроза, эта крохотная планета выходит за рамки возможностей телескопов, подобных OGLE. Чтобы найти больше, астрономам нужен телескоп в космосе, который сможет справиться с этой задачей.

Именно здесь на помощь приходит римский космический телескоп Нэнси Грейс. Он должен быть запущен примерно в 2025 году. Он будет такого же размера, как космический телескоп Хаббл, но одновременно сможет видеть в 100 раз больше неба. Новый телескоп назван в честь Нэнси Грейс Роман, первого главного астронома НАСА. В 1959 году она написала, что размещение телескопа в космосе позволит астрономам находить планеты вокруг других звезд. (Ее одноименный телескоп не станет первым подобным телескопом для поиска планет в космосе. Космический телескоп Кеплера, например, обнаружил более 2700 экзопланет, прежде чем в 2018 году закончился газ.)

Римский телескоп будет двигаться по орбите над шаткой атмосферой Земли. Оттуда он сможет найти множество блуждающих планет (а также заниматься другими науками). «Сейчас мы очень мало знаем о свободно плавающих планетах», — говорит Самсон Джонсон. Он астроном в Государственном университете Огайо в Колумбусе. Недавно он и другие ученые подсчитали, сколько летающих планет может найти римский телескоп. По их оценкам, их может найти не менее 250, некоторые из которых такие же крошечные, как Марс. Об этих результатах они сообщили в сентябрьском Astronomical Journal.

Такие открытия могут многое рассказать астрономам о том, как формируются планеты. Некоторые солнечные системы в нашей галактике показывают намек на беспорядок прошлого. Они являются домом для планет, орбиты которых странным образом наклонены и разнесены. Но другие солнечные системы аккуратны и упорядочены. «Один из следующих вопросов: какой из них чаще встречается?» говорит Кристиансен. По ее словам, если римский телескоп обнаружит много летающих планет, это может указывать на то, что планеты часто «выгоняют из своих домов». А это может означать, что многие молодые планетные системы запутаны.

Даже наша собственная солнечная система когда-то была хаотичной. Но на протяжении сотен лет астрономы полагали, что наша Солнечная система всегда выглядела так же, как сейчас: красиво и организованно. Они также думали, что другие планетные системы будут похожи на нашу. Но разнообразие миров, которые мы обнаружили, включая планеты-изгои, показывает, что это не так. Некоторые ученые теперь думают, что наша солнечная система давно потеряла планету. «Одна из замечательных, самых удивительных и захватывающих вещей, которые произошли с экзопланетами», — говорит Кристиансен, — это открытие того, что существует так много разных типов планетных систем».