Īsā zibšņā, kas ierakstīts spuldzes gaismā Piena ceļšAstronomija ir spērusi lēcienu, kas vēl nesen izklausījās pēc zinātniskās fantastikas: pirmo reizi tas ir sasniegts. tieši izmērīt masu un attālumu par planētu, kas klīst bez zvaigznes, ar masu, kas ir ļoti līdzīga SaturnsŠī pasaule, kas identificēta ar kodiem KMT-2024-BLG-0792 un OGLE-2024-BLG-0516, viena pati ceļo starpzvaigžņu telpā gandrīz ar ātrumu 10.000 gaismas gadi no zemes.
Atklājums, kas publicēts žurnālā ZinātneTas ir kļuvis iespējams, pateicoties ķirurģiskajai koordinācijai starp zemes observatorijas un Eiropas Kosmosa teleskops GaiaŠie kopīgie centieni pirmo reizi ir ļāvuši nosvērt ar lielu precizitāti zemas masas negodīga planētaapstiprinot, ka tas ir nepārprotami planētas rakstura objekts, nevis brūnais punduris vai neveiksmīga zvaigzne.
Kas ir negodīga planēta un kāpēc šis gadījums ir īpašs?
Zvani brīvi peldošas vai klejojošas planētas Tie ir planētas masas ķermeņi, kas neriņķo ap nevienu zvaigzni. Tā vietā, lai sekotu stabilai trajektorijai ap Sauli, tie pārvietojas pa galaktiku, vadoties tikai Saules gravitācijas ietekmē. globālā gravitācija un iepriekšējās tikšanās ar citiem masīviem objektiem. Teorija jau gadu desmitiem liecina, ka tie varētu būt ļoti bagātīgi Zemē. Piena ceļš, iespējams, pat vairāk nekā pašas zvaigznes.
Šajā konkrētajā gadījumā analīzes liecina, ka par uzliesmojumu atbildīgais objekts ir planēta ar 0,219 reizes lielāka par Jupitera masu, praktiski tāds pats kā SaturnsŠis skaitlis viegli izslēdz ļoti vājas zvaigznes vai brūnā pundura kategoriju. Pētnieki apgalvo, ka visticamāk, ka dzimis “normālā” planētu sistēmā, ap zvaigzni, un ko vēlāk spēcīgas gravitācijas mijiedarbības rezultātā izmeta starpzvaigžņu telpā.
Šie izraidīšanas procesi var būt saistīti ar gravitācijas sadursmes starp milzu planētāmTas var būt saistīts ar nestabilas pavadoņzvaigznes klātbūtni vai citas zvaigznes tuvu lidošanu galaktikas blīvajos reģionos. Rezultātā pasaule zaudē savas orbitālās "mājas" un nonāk pie kosmiskais klejotājs, ceļojot vienam miljardiem gadu.
Daži modeļi arī liecina, ka noteiktas negodīgas planētas varētu veidoties izolēti, sabrūkot gāzes un putekļu mākoņiTas atgādina zvaigzni, bet tam trūkst masas, kas nepieciešama kodolsintēzes uzsākšanai. Tomēr objekta Saturnam līdzīgā masa un īpašības labāk atbilst scenārijam, kurā planēta izmesta no savas mājas sistēmas nekā ar miniatūru zvaigžņu veidošanos.
Iepriekšējie pētījumi jau liecināja, ka varētu būt daudz bezzvaigžņu pasauļu, taču līdz šim to masas aprēķini bija ļoti netieši. Šis atklājums ar pamatotiem datiem pierāda, ka Negodīgo planētu populācijā parasti ir planētu objekti, dzimuši uz protoplanetāriem diskiem un vēlāk izraidīti tālajā kosmosā.
Gravitācijas mikrolēciena: neredzamā redzēšana
Atklāt planētu, kas neizstaro gaismu un kurai nav piesaistītas zvaigznes, a priori ir gandrīz neiespējams uzdevums. Galvenais ir izmantot priekšrocības, ko sniedz gravitācijas mikrolēcas, efekts, ko paredzēja Einšteina vispārējā relativitāte: kad masīvs objekts pārvietojas tieši tālas zvaigznes priekšā, tā gravitācija izliek gaismas ceļu un darbojas kā sava veida kosmisks palielināmais stikls.
No Zemes šis efekts izpaužas kā īslaicīgs spilgtuma pieaugums fona zvaigznes. Ja priekšā braucošais objekts ir planēta, uzplaiksnījums parasti ir īss, bieži vien ilgst tikai dažas stundas vai pāris dienas. Tāpēc tādi tīkli kā OGLE (Optiskās gravitācijas lēcas eksperiments) un korejiešu KMTNet Viņi nepārtraukti un bieži novēro miljoniem zvaigžņu, virzoties uz Piena Ceļa centru.
Ar šo Saturna masas planētu saistītais notikums tika atklāts Maijā 3 2024 šo aptauju dēļ, kurās viņš tika kategorizēts kā KMT-2024-BLG-0792 y OGLE‑2024‑BLG‑0516Viņi novēroja īslaicīgu spilgtuma pieaugumu. sarkanais milzis, kas atrodas galaktikas izliekumā, kas rodas, kad planēta šķērso šo zvaigzni un mūsu redzeslauku.
Detalizēta gaismas līknes analīze jau liecināja, ka atbildīgais objekts bija masa, kas ir ievērojami mazāka nekā Jupitera masaTaču ar to nepietika, lai precīzi noteiktu tā svaru. Mikrolēcu galvenais tradicionālais ierobežojums ir tas, ka tās pašas par sevi neļauj nepārprotami noteikt attālums līdz objektamUn bez labi zināma attāluma masa tiek sapinusies matemātiskā deģenerācijā.
Lai pārvarētu šo bloku, bija nepieciešams pievienot vēl vienu novērošanas sastāvdaļu: mērīt to pašu mikrolēcas notikumu no divi punkti ļoti tālu viens no otra telpā un ļoti detalizēti salīdziniet brīdi, kad spilgtums katrā vietā sasniedza maksimālo līmeni. Šī laika starpība ir tā sauktā mikrolēcu paralakse.
Gaia kā “otrā kamera” kosmosā
Tieši šeit noder kosmosa teleskops. Gaiamisija Eiropas Kosmosa aģentūra (EKA) Sākotnēji tā bija paredzēta, lai ar ārkārtīgi augstu precizitāti kartētu vairāk nekā miljardu zvaigžņu Piena Ceļā. Lai gan tās galvenais mērķis nebija meklēt nelegālas planētas, tās priviliģētā pozīcija kosmosā Viņš to padarīja par ideālu partneri šim dabiskajam eksperimentam.
Gaia tika novietota orbītā ap Lagranža punkts L2 Saules-Zemes sistēmā aptuveni plkst. 1,5 miljoni kilometru no mūsu planētas. No turienes viņš nepārtraukti novēroja debesis, ar nepieredzētu precizitāti reģistrējot zvaigžņu pozīcijas, spilgtumu un kustības. Vairāk nekā desmit gadu laikā viņš ir pilnībā mainījis veidu, kā mēs redzam mūsu galaktikas struktūru.
Īsajā dažu minūšu logā 48 stundas Negodīgās planētas mikrolēcas notikuma laikā sakrita vairāki maz ticami faktori: Gaia skenēja tieši šo debesu reģionu, turklāt tā to darīja ar īpaši labvēlīga orbitālā konfigurācijakas ļāva viņam aptuveni 16 stundu laikā sešas reizes novērot skarto zvaigzni, ļoti tuvu palielinājuma maksimumam.
Tikmēr sauszemes tīkli OGLE un KMTNet Viņi sekoja tam pašam uzliesmojumam no observatorijām Čīle, Dienvidāfrika un AustrālijaKad pētnieki salīdzināja datus, viņi atklāja, ka gaisma Gaijā sasniedza maksimumu gandrīz divas stundas vēlāk nekā uz Zemes. Šī nelielā atšķirība apvienojumā ar detalizētu notikuma modelēšanu bija galvenais faktors, lai aprēķinātu mikrolēcu paralakse.
Izmērot šo paralaksi, komanda spēja ar lielu precizitāti noteikt attālums līdz klejojošajai planētaiapkārt 3.050 parsekiTas ir, aptuveni 9.950 gaismas gadu attālumā no galaktikas centra. Tagad, kad attālums ir noteikts, tā pati gaismas līkne nodrošināja masu: aptuveni 22% no Jupitera masaspraktiski tāds pats kā Saturnam. Tā ir pirmā reize, kad ir sasniegts tik skaidrs mērījums. zemas masas brīvi peldoša planēta.
Starptautisks projekts ar spēcīgu Eiropas fokusu
Šī rezultāta pamatā ir plaša starptautiska sadarbība, īpaši iesaistot centrus. Āzija, Eiropa un Amerikas Savienotās ValstisPētījumu vada Subo Dongs, no Astronomijas katedras Pekinas Universitāte, un tajā iekļautas komandas no Kavli Astronomijas un astrofizikas institūts, Korejas Astronomijas un kosmosa zinātnes institūtsuz Varšavas Universitāte un Kembridžas Universitāte, Starp citiem.
Eiropas pusē loma ir Polija un OGLE projekts Tas ir bijis fundamentāli. No Astronomijas observatorijas Varšavas Universitāte, grupa, kuru vadīja Andžejs Udaļskis Tas gadiem ilgi ir novērojis galaktikas centru, meklējot mikrolēcas. Tā dati apvienojumā ar KMTNet un Gaia datiem ir ļāvuši zinātniekiem pārveidot tikai dažas stundas ilgu zibspuldzi par precīzs klejojošas planētas portrets.
Pētnieki no tādām valstīm kā Apvienotā Karaliste, Vācija, Izraēla, Šveice un Amerikas Savienotās Valstis, papildus konsorcijiem, kas ir atbildīgi par darbību Gaia EKA. Sadarbība starp stacijām, kas atrodas dažādos kontinentos, ir bijusi būtiska, lai sasniegtu gandrīz nepārtraukta pārklājuma pasākuma.
Paziņojumos starptautiskajiem medijiem Subo Dongs uzsvēra, ka lielākās grūtības bija “pārspēt laiku”, jo mikrolēcas procedūra ilga tikai aptuveni divas dienas. Viņš paskaidroja, kaneparasta veiksme"— ka Gaia meklēja tieši tur, kur tā bija nepieciešama — un neatlaidīgie zemes pētījumi ir padarījuši iespējamu to, kas līdz šim tika uzskatīts par praktiski nesasniedzamu."
Vēl viens no autoriem, Pšemeka Mrožano Varšavas Universitātes Astronomijas observatorijas uzsvēra, ka rezultāts dos “spēcīgu stimulu” nākotnes intensīvās kampaņas veltīts šāda veida objektiem. Pieredze rāda, ka koordinēti novērojumi starp Zemi un kosmosu ir ne tikai iespējami, bet arī var kļūt par standarta instrumentu pētījumu veikšanai. planētas bez zvaigznes.
Ko šī planēta mums stāsta par bezzvaigžņu pasauļu populāciju?
Pirms šī darba astronomi jau turēja aizdomās, ka klīstošās planētas To varētu būt ļoti daudz. Daži pētījumi liecina, ka kopējais šo ķermeņu skaits varētu būt līdzināties vai pat pārspēt zvaigžņu latiņu Piena Ceļā. Tomēr tiešu masas mērījumu trūkums apgrūtināja noteikt, vai atklātie kandidāti patiesībā bija planētas vai dažos gadījumos zvaigznēm līdzīgi objekti.
Šīs planētas mērījums Saturna masa Tas lauž šo barjeru: tas pierāda, ka vismaz daži no īsajiem uzplaiksnījumiem, ko novērojušas OGLE, KMTNet un citas programmas, atbilst planētu masas pasaules, kas izmestas no savām sistēmāmun ne tikai starpposma ķermeņiem starp planētām un zvaigznēm. Tas ir stabils pamats aplēsēm par to, cik daudz "klejotāju" aizpilda starpzvaigžņu telpu.
Ja modeļi ir pareizi, Piena Ceļu varētu apdzīvot triljoniem klejojošu planētuKlusi un auksti, tie šķērso tumsu starp zvaigznēm. Dažas var saglabāt biezu atmosfēru vai iekšējus siltuma avotus; citas varētu būt apledojušas sfēras, kas iegrimušas mūžīgā naktī. Pagaidām mēs varam noteikt tikai niecīgu daļu no tiem, kad sakritība ar fona zvaigzni ir pietiekami perfekta.
Šāda veida planēta sniedz arī svarīgu informāciju par planētu sistēmu dinamikaKatra izmesta pasaule ir vardarbīgu procesu pēdas, kas notikušas sistēmas dzīves pirmajos miljonos gadu: gāzes gigantu migrācijas, rezonanses, kas destabilizē orbītas, ciešas sadursmes ar kaimiņzvaigzdēm… Rekonstruējot klejotāju populāciju, astronomi var rekonstruēt veidošanās un evolūcijas vēsturi tādām sistēmām kā mūsējā.
Eiropas kontekstā šis rezultāts nostiprina EKA un tās partneru pozīcijas kā centrālajiem dalībniekiem. eksoplanētu zinātne un negodīgas pasaulesGaia, kas paredzēta vēl vienai lielai misijai, ir kļuvusi par galveno elementu jaunā jomā, kurā drīzumā būs pieejami jauni kosmosa teleskopi, ko darbina gan Eiropa, gan citas kosmosa lielvalstis.
Gaidāmo misiju loma: Romas, Zeme 2.0 un tālāk
KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516 gadījums notiek tieši laikā, kad astronomu kopiena gatavojas jaunas paaudzes instrumentiem, kas lielā mērā paredzēti Planētu meklēšana, izmantojot mikrolēcasStarp tiem izceļas sekojošais: Nensijas Greisas romiešu kosmiskais teleskops no NASA, kuras palaišana paredzēta desmitgades otrajā pusē.
Romans veiks liela mēroga mikrolēcienu apsekojumus ar jutību un novērošanas ātrumu, kas ir daudz pārāks par pašreizējām metodēm. Simulācijas liecina, ka tas varētu atklāt simtiem vai tūkstošiem negodīgu planētutostarp objektus ar masām, kas līdzīgas Zemes masām, un izmērīt to izplatību ar nepieredzētu precizitāti. Eiropai šī misija būs ideāls papildinājums Gaia datiem un citiem projektiem, piemēram, Eiklida ģeometrija.
Šīs pūles papildinās Ķīnas satelīts. Zeme 2.0kura palaišana ir paredzēta ap 2028. gadu un kurš arī meklēs eksoplanētas un bezzvaigžņu pasaules izmantojot, cita starpā, gravitācijas mikrolēcas. Pētnieki cer koordinēt novērojumus no Zemes — ar tādām iekārtām kā nākotnes Veras Rubinas observatorija— un no šīm kosmosa misijām, lai maksimāli palielinātu tādu notikumu atklāšanu kā šī Saturna masas planēta.
Notiekošās misijas, piemēram, pati šī EKA Gaia, un citi, kas sāks darboties turpmākajos gados, ģenerēs arvien plašākus katalogus, kas ļaus mums pāriet no konkrēti atklājumi uz detalizētiem statistikas pētījumiem. Ideja ir atbildēt uz fundamentāliem jautājumiem: cik daudz nelegālo planētu pastāv, kādi masas diapazoni ir visbiežāk sastopamie, kā tās ir sadalītas galaktikā un ko tās mums stāsta par planētu veidošanās vardarbību un radošumu?
Pēc pētījuma autoru domām, šis ir Šī ir pirmā reize, kad negodīga planēta ir izmērīta, izmantojot mikrolēcas paralaksi. ar tādu skaidrību. Tās panākumi mudina daudzas grupas plānot koordinētas kampaņas starp uz zemes bāzētiem teleskopiem un misijām, piemēram, Roman vai Earth 2.0, ar mērķi pārveidot to, kas tagad ir izcils novērojums, par ikdienas lietošanas tehnika.
Viss norāda uz šo mazo uzliesmojumu, ko izraisījusi planēta ar masa līdzīga Saturna masai Atrodoties gandrīz 10 000 gaismas gadu attālumā no Zemes, tas iezīmēs pagrieziena punktu: tas pierādīs, ka tas ir iespējams. nosvērt un precīzi noteikt pasaules, kas ceļo vienas Izmantojot vienlaicīgus novērojumus no Zemes virsmas un kosmosa, tas paver durvis uz nākotni, kurā mums ir patiesa galaktiskā negodīgo planētu uzskaite, kas ir atslēga, lai izprastu, kā planētu sistēmas veidojas, sadalās un attīstās visā Piena Ceļā.
