Сколько на самом деле планет-сирот скрывает наша Галактика: «Роман» посчитает «потерянные» планеты Млечного Пути

Представьте себе бескрайние просторы Млечного Пути. Среди миллиардов звезд, привычных нам планетных систем, скрывается целый класс объектов, существование которых будоражит воображение и ставит перед астрономами непростые задачи. Речь идет о планетах-сиротах — космических скитальцах, не связанных гравитацией ни с одной звездой. Эти «свободно плавающие» миры, настоящие космические изгнанники, представляют собой одну из самых интригующих загадок современной астрофизики. И, похоже, мы на пороге прорыва в их изучении благодаря будущей космической обсерватории — телескопу имени Нэнси Грейс Роман.

Но что же это за таинственные объекты и почему их так сложно «поймать»?

Потерянные дети звезд: кто такие планеты-сироты?

В отличие от планет из фантастических саг вроде «Звездных войн», которые всегда вращаются вокруг своих светил, настоящие планеты-сироты — это одиночки. Их история часто начинается вполне традиционно: они формируются в протопланетных дисках вокруг молодых звезд, точно так же, как Земля или Юпитер. Однако бурная молодость планетных систем — это время гравитационного хаоса. Представьте себе гигантский космический бильярд, где массивные тела взаимодействуют, притягиваются, а иногда и отталкиваются с невероятной силой. В этой суматохе некоторые молодые планеты, особенно те, что полегче, могут получить такой мощный гравитационный «пинок» от своих более массивных соседей, что их выбрасывает из родной системы навсегда.

Лишившись тепла материнской звезды, эти миры обречены на вечное странствие в холодной межзвездной тьме. Астрономы предполагают, что большинство из них — это ледяные, безжизненные пустыни. И знаете, что самое поразительное? По некоторым оценкам, в Млечном Пути таких «бродяг» могут быть миллионы, если не миллиарды! Подумать только, возможно, их даже больше, чем планет, «привязанных» к звездам. Это ставит фундаментальный вопрос: насколько полна наша картина галактического населения?

Зачем считать невидимок? Тайна «функции масс»

Может показаться, ну какое нам дело до этих замерзших глыб, плывущих в никуда? Однако, как это часто бывает в науке, ответ кроется глубже. Изучение планет-сирот — это не просто любопытство. Это ключ к пониманию фундаментальных процессов формирования и эволюции планетных систем, включая нашу собственную.

Ученые оперируют таким понятием, как «функция масс свободно плавающих планет». Звучит немного пугающе, но по сути, это статистический инструмент, который описывает, сколько планет-сирот той или иной массы существует в галактике. Представьте, что мы проводим перепись населения этих космических изгнанников. Узнав, каких планет больше — маленьких, как Земля, или гигантов, вроде Юпитера, — мы сможем сделать выводы о типичных сценариях их «изгнания».

Например, если окажется, что подавляющее большинство сирот — это небольшие планеты, это подтвердит теорию о том, что их легче «вытолкнуть» из системы. А вот если мы найдем много массивных планет-сирот, это заставит пересмотреть наши модели: ведь чтобы «оторвать» от звезды такого гиганта, нужны поистине колоссальные гравитационные возмущения. Таким образом, каждая найденная планета-сирота — это как кусочек пазла, помогающий восстановить картину бурного прошлого нашей Галактики.

Искусство видеть невидимое: как их ловят?

Главная проблема с планетами-сиротами — их чрезвычайная скрытность. Они не излучают собственного света, как звезды, и не отражают свет близкого светила, потому что его попросту нет. Как же тогда их обнаружить?

Сегодня основной метод — это гравитационное микролинзирование. Представьте: планета-сирота, невидимая для нас, случайно проходит точно между нами и какой-нибудь далекой звездой. Гравитационное поле этой планеты-невидимки, согласно общей теории относительности Эйнштейна, искривляет лучи света от фоновой звезды, как линза. Мы на Земле видим это как кратковременное, характерное изменение яркости далекой звезды — своего рода «вспышку». Это и есть сигнал: что-то массивное прошло на линии нашего взгляда!

Метод гениальный, но у него есть свои минусы. Такие события редки, случайны и требуют постоянного мониторинга огромных участков неба. К тому же, он дает ограниченную информацию о самой планете. И вот здесь на сцену выходит герой нашего рассказа.

На сцену выходит «Роман»: новый «сыщик» галактического масштаба

Космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман, запуск которого ожидается в ближайшие годы, обещает настоящую революцию в охоте на планеты-сироты. Почему именно он?

Во-первых, «Роман» будет проводить масштабный обзор под названием «Galactic Bulge Time Domain Survey». Он будет систематически сканировать центральные, наиболее густонаселенные звезды области нашей Галактики, где вероятность событий микролинзирования максимальна. Ожидается, что телескоп сможет обнаружить от нескольких сотен до нескольких тысяч таких объектов! Это уже не единичные находки, а целая популяция, которую можно будет статистически анализировать.

Во-вторых, «Роман» будет обладать уникальной чувствительностью, особенно к планетам-сиротам с относительно небольшой массой, сравнимой с Землей или даже меньше. А ведь именно такие «малыши» могут быть самыми многочисленными, но и самыми трудными для обнаружения. Найти их — значит получить важные данные для той самой «функции масс».

Интересно, что «Роман» будет использовать не только микролинзирование. В его арсенале будет и транзитный метод, хорошо известный по поиску экзопланет. Хотя для одиночных планет-сирот он менее применим (ведь им не перед чем проходить, кроме далеких звезд, что и есть микролинзирование), комбинация методов и широкое поле зрения телескопа сделают его невероятно мощным инструментом.

Что еще скрывает «слепая зона» Галактики?

Поиск планет-сирот — это лишь одна из задач «Романа». Его данные помогут пролить свет и на другие «темные» объекты, например, на первичные черные дыры, если они существуют. По сути, телескоп поможет нам лучше понять демографию всех невидимых или слабосветящихся обитателей Млечного Пути.

Каждая новая обнаруженная планета-сирота — это не просто точка на карте. Это свидетельство грандиозных космических драм, разыгрывавшихся миллиарды лет назад. Это ключ к пониманию того, насколько типична или уникальна наша Солнечная система.

Хотя до запуска «Романа» еще есть время, научное сообщество уже замерло в предвкушении. Информация, которую он соберет, обещает не просто дополнить наши знания, а, возможно, и переписать целые главы в учебниках астрономии. И кто знает, может быть, среди этих ледяных странников скрываются миры, которые когда-то были похожи на нашу Землю, но чья судьба сложилась куда драматичнее. Великая перепись космических изгнанников только начинается, и она обещает быть невероятно увлекательной. А вы знали, что наша Галактика может быть буквально наводнена такими потерянными мирами? Поистине, космос полон сюрпризов.