Обнаружены тысячи планет за пределами Млечного Пути
Астрономы обнаружили признаки существования сразу нескольких тысяч межзвездных экзопланет за пределами Млечного Пути. Все они находятся в галактике, удаленной от нас на 3,8 миллиарда световых лет. Как сообщается в журнале Astrophysical Journal Letters, открытие удалось сделать благодаря гравитационному микролинзированию.
На сегодняшний день за пределами Солнечной системы обнаружено более 3,5 тысяч экзопланет, и их число постоянно растет. Тем не менее, все они находятся внутри Млечного Пути. Напрямую увидеть планеты в других галактиках с помощью современных инструментов не представляется возможным — они слишком малы для того, чтобы телескоп смог зарегистрировать их сигнал. Однако существуют другие, косвенные методы, которые позволяют нам изучать далекие и небольшие объекты.
Один из них — это эффект гравитационного линзирования, предсказанный Общей теорией относительности. Гравитация массивных объектов, например галактик или скоплений, заставляет свет отклоняться от своей изначальной траектории движения. Если массивный объект проходит между источником света и наблюдателем, он действует как «линза», усиливая яркость фонового источника света. Анализируя характер излучения и строя модели, астрономы могут обнаружить крайне далекие объекты. Микролинзирование, в отличие от слабого и сильного гравитационного линзирования, при усилении яркости не вызывает наблюдаемого искажения формы фонового источника и позволяет оценить количество слабосветящихся объектов.
Исследователи Синью Дай (Xinyu Dai) и Эдуардо Геррас (Eduardo Guerras) из Университета Оклахомы изучили данные рентгеновской обсерватории Chandra о квазаре RX J1131—1231. Сверхмассивная черная дыра в его центре имеет массу 1,3×108 солнечных и находится в 7 миллиардах световых лет от Земли (красное смещение z = 0,658). Перед ней (относительно Земли) на расстоянии 3,8 миллиардов световых лет расположилась гигантская эллиптическая галактика, играющая роль гравитационной линзы.
Проанализировав рентгеновское излучение в трех изображениях квазара, ученые заметили необычное смещение определенных спектральных линий, которое может быть объяснено наличием большого числа межзвездных планет. В отличие от обычных планет, они не имеют материнской звезды. Ученые оценили суммарную массу «блуждающих» миров: их оказалось очень много. Моделирование на суперкомпьютере показало, что в эллиптической галактике на одну звезду главной последовательности должно приходиться около 2 тысяч экзопланет, чьи массы вариьруются от массы Луны до массы Юпитера, или 200 планет с массами между Марсом и Юпитером.
«Это пример того, насколько мощными могут быть методы анализа внегалактического микролинзирования. Эта [эллиптическая] галактика удалена от нас на 3,8 миллиарда световых лет, и у нас нет ни малейшего шанса наблюдать планеты напрямую, даже с лучшим телескопом из научно-фантастических произведений», — комментирует Геррас.
Астрономы и раньше находили кандидатов во внегалактические планеты, однако ни один из них пока что не был подтвержден. В 2009 году предполагаемая внегалактическая планета была обнаружена в спиральной галактике Андромеды — также благодаря гравитационному микролинзированию. Спустя год, астрономы заявили об открытии планеты HIP 13044 b в 2 тысячах световых лет от Земли. Изначально предполагалось, что она родилась в другой галактике и впоследствии была поглощена Млечным Путем, однако последующие работы не обнаружили признаков существования небесного тела.
Кристина Уласович
Но не все из них станут потом планетами
Астрономы при помощи телескопов VLT и ALMA впервые увидели результаты действия механизма гравитационной нестабильности в планетарных масштабах. Они обнаружили крупные сгустки вещества, могущие быть зародышами планет, в газопылевой оболочке вокруг молодой звезды V960 Mon. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters. Модель аккреции газа из протопланетного диска на твердое ядро, рождающееся за счет слипания пылевых частиц и планетезималей, считается основной для объяснения формирования газовых гигантов. Однако для экзогигантов и коричневых карликов, находящихся на больших расстояниях от родительских звезд, такая модель подходит хуже, так как время жизни газового диска будет меньше, чем время, необходимое для набора массы объектом. В этом случае модель формирования крупного тела за счет гравитационной нестабильности во внешней части протопланетного диска считается более подходящей, причем лежащие в ее основе физические механизмы могут объяснять и вспышки аккреции вещества на молодые звездные объекты, например фуоры. Группа астрономов во главе с Филиппом Вебером (Philipp Weber) из Университета Сантьяго в Чили опубликовала результаты анализа наблюдений за молодой звездой V960 Mon, проведенных при помощи приемника SPHERE, установленных на комплексе телескопов VLT, в 2016 году. Ученые также использовали архивные данные наблюдений за звездой наземной системы радиотелескопов ALMA. V960 Mon находится на расстоянии около пяти тысяч световых лет от Солнца в созвездии Единорога и относится к фуорам. Она находится в фазе вспышки аккреции с 2014 года и окружена газопылевой оболочкой с массой около 0,6 массы Солнца. Ученые обнаружили вокруг звезды S-образную структуру, у которой обе части состоят из как минимум двух смежных спиральных рукавов. Их протяженность составляет несколько тысяч астрономических единиц. Вблизи звезды наблюдается яркий компаньон, а в спиральных рукавах заметны сгустки вещества, которые при температуре в 50 кельвин могут содержать от 3 до 10 масс Земли в твердой фазе и около 1-3 масс Юпитера в виде газа. Обнаружение сгустков планетарной массы означает, что спиральные рукава фрагментируются за счет гравитационной нестабильности, а сами сгустки могут быть зародышами планет. Однако в дальнейшем часть из них может распасться, упасть на звезду или быть выброшенными прочь из системы, породив планеты-изгои. Ранее мы рассказывали о том, как спиральные рукава указали на гигантскую протопланету.