Последние исследования показывают, что Nancy Grace Roman Space Telescope сможет обнаружить мириады планет-изгоев — свободно плавающие тела, дрейфующие в нашей галактике, не привязанные к звезде. Изучение этих островных миров поможет нам лучше понять, как планетные системы формируются, развиваются и распадаются.
Астрономы открыли планеты за пределами нашей солнечной системы, известные как экзопланеты, в 1990-х годах. Мы быстро перешли от знания только о нашей планетной системе к пониманию того, что количество планет, вероятно, превышает количество сотен миллиардов звезд в нашей галактике. Теперь группа ученых ищет способы улучшить наше понимание демографии планеты, ища миры-изгои.
Самсон Джонсон, аспирант Университета штата Огайо в Колумбусе, руководитель исследовательской работы, посвящённой планетам-изгоям, сказал:
Когда наше понимание Вселенной расширилось, мы поняли, что наша Солнечная система может быть необычной. Roman Space Telescope поможет нам узнать больше о том, как мы вписываемся в космическую схему вещей, изучая планеты-изгои.
Исследование, опубликованное в Astronomical Journal, посвящено способности Римского космического телескопа определять местонахождение и характеризовать изолированные планеты. Астрономы пока только ориентировочно открыли некоторые из этих кочевых миров, потому что их очень трудно обнаружить.
Поиск галактических кочевников
RST найдет планеты-изгои, проведя большое исследование с помощью микролинзирования. Гравитационное линзирование — это эффект наблюдения, который возникает из-за того, что присутствие массы искажает ткань пространства-времени. Эффект чрезвычайно велик вокруг очень массивных объектов, таких как черные дыры и целые галактики. Даже одиночные планеты вызывают заметную степень деформации, называемую микролинзированием.
Если планета-изгой встаёт на одну линию с более далекой звездой от нашей точки обзора, свет звезды будет искривляться, когда она движется в искривленном пространстве-времени вокруг планеты. В результате планета действует как естественное увеличительное стекло, усиливая свет от звезды на заднем плане. Астрономы рассматривают этот эффект как всплеск яркости звезды, когда она и планета приходят в соответствие. Измерение того, как свет меняется с течением времени, позволяет понять массу планеты-изгоя.
Мэтью Пенни, доцент кафедры физики и астрономии Университета штата Луизиана в Батон-Руж, заметил следующее:
Сигнал микролинзирования с планеты-изгоя длится всего от нескольких часов до пары дней, а затем исчезает навсегда. Это затрудняет наблюдение с Земли даже в несколько телескопов. Роман меняет правила игры в поисках планет-изгоев.
Микролинзирование является лучшим способом систематического поиска планет-изгоев, особенно с малой массой. Они не светятся, как звезды, и часто являются очень холодными объектами, излучающими слишком мало тепла, чтобы их могли увидеть инфракрасные телескопы. Эти бродячие миры, по существу, невидимы, но RST откроет их косвенно, благодаря их гравитационному воздействию на свет более далеких звезд.
Уроки космических катастроф
Процесс формирования планеты может быть хаотичным, поскольку более мелкие объекты сталкиваются друг с другом, а иногда слипаются, образуя более крупные тела. Это похоже на использование пластилина для соединения разных частей. Но иногда столкновения и близкие контакты могут быть настолько сильными, что они выбрасывают планету из гравитационной хватки ее родительской звезды. Если ему не удастся увлечь за собой луну, только что осиротевший мир обречен бродить по галактике в одиночку.
Планеты-сироты также могут образовываться изолированно от облаков газа и пыли, подобно тому, как растут звезды. Небольшое облако газа и пыли могло коллапсировать, образуя центральную планету вместо звезды с лунами вместо планет, окружающих ее.
Nancy Grace Roman Space Telescope будет тестировать модели формирования и эволюции планет, которые предсказывают разное количество этих изолированных миров. Определение количества и массы планет-изгоев поможет понять физику, которая движет их формированием. Исследовательская группа обнаружила, что миссия предоставит подсчет планет-изгоев, который как минимум в 10 раз точнее, чем текущие оценки, которые варьируются от десятков миллиардов до триллионов в нашей галактике. Эти оценки в основном основаны на наблюдениях с помощью наземных телескопов.
Поскольку Роман будет располагаться в миллионах километров от Земли в направлении, противоположном Солнцу, это даст гораздо лучшие результаты микролинзирования. Помимо более точного обзора, расположение RST позволит ему непрерывно смотреть на один и тот же участок неба в течение нескольких месяцев. Недавние теоретические исследования уже показали, что запуск аппарата предоставить беспрецедентное количество данных о планетах-одиночках.
