Астрономы впервые измерили массу и расстояние до свободно летящей планеты

Астрономы впервые смогли точно определить как массу, так и расстояние до свободно летящей, или «блуждающей», планеты — объекта, не привязанного гравитацией к какой-либо звезде. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Обнаружить такие планеты крайне сложно, так как традиционные методы поиска экзопланет (транзитный метод или метод лучевых скоростей) полагаются на наблюдение за их звездами-хозяевами. Блуждающие планеты не излучают собственного света и выявляются лишь по эффекту гравитационного микролинзирования, когда их гравитация ненадолго усиливает свет далекой фоновой звезды.

Однако до сих пор по данным микролинзирования можно было лишь оценить массу объекта, но не определить ее точно из-за так называемой «вырожденности массы и расстояния»: один и тот же сигнал мог быть вызван как легким объектом поблизости, так и более массивным, но расположенным дальше.

Прорыв стал возможен благодаря редкому стечению обстоятельств. Событие микролинзирования, получившее двойное обозначение KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516, было зафиксировано с нескольких наземных телескопов, а также космической обсерваторией Gaia. Уникальная геометрия события позволила Gaia провести шесть наблюдений за 16 часов, что дало возможность измерить параллакс микролинзирования и точно вычислить расстояние до объекта.

«Это редкая геометрия привела к тому, что событие наблюдалось Gaia шесть раз в течение 16-часового периода, начиная с момента, близкого к пику увеличения яркости», — пишут авторы исследования.

Расчеты показали, что масса планеты составляет около 22% массы Юпитера, что чуть меньше массы Сатурна. Она находится на расстоянии примерно 3000 парсек (около 10 000 световых лет) от Земли. Анализ спектра показал, что фоновой звездой, свет которой был усилен, является красный гигант.

Большинство ранее обнаруженных блуждающих планет имеют массу меньше юпитерианской, что указывает на их происхождение: они, вероятно, сформировались в протопланетных дисках, а затем были выброшены из своих систем в результате гравитационных взаимодействий. Более массивные свободно летящие объекты, как правило, являются коричневыми карликами. Новые данные подтверждают существование «пустыни Эйнштейна» — разрыва в распределении масс, который отделяет планеты от коричневых карликов.

«Мы заключаем, что бурные динамические процессы формируют популяцию объектов планетарной массы, как тех, что остаются связаны со своими звездами, так и тех, что изгоняются и становятся свободно летящими», — отмечают ученые.