Мы привыкли считать планеты спутниками звезд. Именно вокруг звезды вращается мир, по её свету и движению астрономы судят о наличии планет. Но стоит убрать звезду — и планета словно растворяется во тьме. Она почти не светится, ни за что не «цепляется» и не оставляет привычных следов для телескопов. Тем не менее учёные давно подозревали: Млечный Путь полон таких космических сирот — блуждающих планет, потерявших свои звёзды или так и не обзаведшихся ими. И вот теперь одна из них наконец получила официальный «паспорт».
Почему блуждающие планеты так трудно обнаружить
Почти все известные экзопланеты выдают себя через звёзды-хозяева. Одни слегка затеняют звёздный свет, проходя по диску, другие вызывают едва заметные «покачивания» светила под действием гравитации. Но у блуждающих планет таких подсказок нет.
Они не излучают заметного света и не взаимодействуют ни с какой звездой. По сути, это тёмные тела, скрытые в межзвёздном пространстве. Единственный способ обнаружить их — воспользоваться гравитацией.
Когда массивный объект оказывается между Землёй и далёкой фоновой звездой, его гравитационное поле искривляет пространство и усиливает свет звезды. Она на короткое время кажется ярче. Этот эффект называется гравитационным микролинзированием. Он и служит единственной «подписью» невидимого странника.
Но у метода есть серьёзное ограничение: по форме вспышки нельзя однозначно понять, что именно стало линзой — небольшой объект рядом или более массивное тело на большом расстоянии. Эта неоднозначность известна как вырождение «масса–расстояние». Именно из-за неё десятилетиями оставался открытым вопрос: а были ли ранее обнаруженные кандидаты действительно планетами, а не, например, коричневыми карликами?
Случайность, изменившая всё
Недавно ситуация изменилась благодаря редкому стечению обстоятельств. Астрономы зафиксировали событие микролинзирования с длинным названием KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516, наблюдавшееся как наземными телескопами, так и из космоса.
Ключевую роль сыграл спутник Gaia Европейского космического агентства. Он смотрит на Галактику с другой точки пространства, далеко от Земли. Из-за этого одно и то же событие микролинзирования выглядит чуть по-разному для земных наблюдателей и для Gaia. Это небольшое расхождение позволило измерить так называемый микролинзовый параллакс — параметр, напрямую связанный с расстоянием до объекта-линзы.
Ситуация оказалась ещё более удачной из-за редкой геометрии: событие произошло почти перпендикулярно оси прецессии Gaia. В результате спутник успел зафиксировать его шесть раз за 16 часов, как раз вблизи максимального усиления света. Для астрономов это был настоящий подарок.
Как удалось взвесить невидимую планету
Зная расстояние, исследователи наконец смогли вычислить массу объекта. Выяснилось, что он находится примерно в 3000 парсеков от Земли — это чуть меньше 10 тысяч световых лет, в направлении центра Млечного Пути.
Масса «бездомной» планеты составляет около 22% массы Юпитера, то есть примерно 70 масс Земли. Это делает её немного легче Сатурна. Фоновая звезда, чьё свечение было искажено, оказалась красным гигантом, что помогло уточнить расчёты.
Особую ценность открытию придаёт то, что объект попал в так называемую «пустыню Эйнштейна» — диапазон масс между крупными планетами и лёгкими коричневыми карликами. Раньше здесь почти не находили свободно плавающих тел. Новое наблюдение показало: эта «пустыня» вовсе не так пуста.
Почему это важно
Прямое подтверждение существования блуждающей планеты с точно измеренной массой переводит гипотезу о таких объектах из разряда теории в область наблюдательной астрономии. Это серьёзный аргумент в пользу идеи, что свободные планеты могут быть обычным явлением в Галактике.
Одни из них, вероятно, формируются у звёзд, а затем выбрасываются гравитационными взаимодействиями. Другие, возможно, рождаются в одиночестве, напрямую из газопылевых облаков, так и не став частью планетной системы.
Пока метод микролинзирования остаётся заложником редких совпадений, и каждое такое открытие — дело случая. Но будущие миссии, включая телескоп NASA Nancy Grace Roman и китайский проект Earth 2.0, будут непрерывно следить за огромными участками неба. Это значит, что «поймать» космических странников станет куда проще.
Одна случайная гравитационная вспышка, вовремя замеченная с Земли и из космоса, позволила впервые с уверенностью сказать: да, блуждающие планеты существуют на самом деле. И, судя по всему, Млечный Путь полон этих тихих, холодных миров, скитающихся между звёздами.
Исследование опубликовано в журнале Science.
