Гравитационное микролинзирование помогло выявить систему из звезды, коричневого карлика и экзопланеты

Гравитационное микролинзирование помогло астрономам обнаружить в балдже Млечного Пути пару из красного и коричневого карликов, обладающую экзопланетой, чья масса близка к ледяным гигантам Солнечной системы. Это девятая регистрация экзопланеты таким методом в двойной звездной системе и первый случай обнаружения системы из звезды, субзвездного объекта и экзопланеты. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Метод гравитационного микролинзирования представляет собой один из основных и весьма эффективных способов обнаружения экзопланет. Когда небольшой объект (звезда, экзопланета или коричневый карлик) оказывается между наблюдателем и фоновой звездой, то кривая блеска последней будет демонстрировать кратковременное увеличение яркости из-за искривления траекторий фотонов гравитацией объекта-линзы. Наличие дополнительных тел вблизи объекта-линзы, таких, как экзопланеты, будет создавать дополнительные пики яркости на кривой блеска, благодаря чему можно за один раз обнаружить несколько тел в системе.

Подобный метод, хотя и весьма трудоемок, обладает рядом преимуществ перед другими методами поисков экзопланет. Во-первых, он позволяет обнаруживать крайне удаленные от Солнца экзопланетные системы, во-вторых, пригоден для поисков планет с разными наклонениями орбит, маломассивных планет, тел на широких или перпендикулярных плоскости звезды орбитах, а также планет в двойных звездных системах. 

Группа астрономов во главе с Чонхо Ханом (Cheongho Han) из Национального университета Чунгбук сообщила о первом случае обнаружения системы из звезды, коричневого карлика и экзопланеты при помощи гравитационного микролинзирования. Исследователи занимались анализом события KMT-2024-BLG-1044, которое было найдено в ходе повторного изучения аномальных событий микролинзирования, зарегистрированных телескопами наземной сети KMTNet (Korea Microlensing Telescope Network). Под аномалией ученые подразумевали случаи наблюдений, которые невозможно объяснить с помощью типичных моделей двойного объекта-линзы и одного источника излучения или одиночного объекта-линзы и двойного источника излучения.

KMT-2024-BLG-0404 было обнаружено сетью KMTNet 3 апреля 2024 года, затем о его регистрации независимо сообщил другой наземный проект наблюдений событий микролинзирования — OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). Кривая блеска события, длившегося 11,26 дня, обладает сложной формой, в ней выделяется плавный подъем яркости фоновой звезды, два острых пика, разделенных разрывом, и еще один более плавный пик. Все эти особенности связаны с приближением или пересечением источника излучения гравитационных каустик, создаваемых компонентами линзы.

Ученые вначале рассмотрели применимость к KMT-2024-BLG-0404 модели из двойного объекта-линзы и двойного источника излучения — такие события уже регистрировались. Однако оказалось, что эта модель не подходит. Тогда исследователи обратились к модели тройного объекта-линзы и одиночного источника излучения и определили, что она заметно лучше соответствует данным наблюдений.

Итоговая модель включает в себя линзу в виде пары из красного карлика (0,09 массы Солнца) и коричневого карлика (0,026 массы Солнца), вокруг которых обращается экзопланета с массой, близкой к ледяным гигантам (17,3 массы Земли). По расчетам, объект-линза находится в 23,5 тысячи световых лет от Солнца и с большой вероятностью попадает в балдж Млечного Пути. В качестве источника излучения выступает солнцеподобная звезда главной последовательности, тоже расположенная в галактическом балдже.

А еще микролинзирование позволяет обнаруживать «блуждающие» по галактике неактивные небольшие черные дыры.