Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Главный аргумент против идеи о формировании объектов размером с планету в результате гравитационного коллапса газа связан с массой. Чем больше масса, тем сильнее гравитация. Гравитационный коллапс может произойти только в том случае, если объект обладает достаточной массой для преодоления направленного вовне давления газа. Для небольшого объекта размером с планету это означает, что плотность газа должна быть невероятно высокой. В протопланетном диске такая плотность может быть в местах возникновения неустойчивости, но не в более разреженных газовых облаках, где рождаются звезды. Так считалось, пока не было доказано обратное.

В процессе формирования звездного скопления из исходящей от новых звезд энергии в окружающем их газовом облаке образуется горячий пузырь. Расширяясь, пузырь выталкивает газ наружу, и скапливающийся по краям пузыря газ образует плотную оболочку. При съемке этих областей получаются контрастные изображения туманностей с темными вкраплениями, указывающими на холодный газ, из которого в результате сжатия образовались оболочки. Как раз рядом с этими оболочками и были замечены отделившиеся каплевидные фрагменты плотного газа.

Туманность Розетка — звездная колыбель, находящаяся на расстоянии около 4600 световых лет от нас. В ней присутствует множество этих крошечных фрагментов, которые получили название глобулет. Эти глобулеты формируются на внешней границе расширяющегося пузыря. Отличаясь исключительно высокой плотностью, они имеют массы менее 13 масс Юпитера. В случае коллапса их ядра появится не связанный со звездой объект размером с планету. Таким образом, это еще один способ образования блуждающих планет.

Мы не можем со стопроцентной уверенностью сказать, какая из свободнолетящих планет была выброшена из системы вокруг какой-либо звезды, а какая появилась на свет в одиночестве из глобулеты. Единственное, что мы можем сделать, это попытаться отыскать в окрестностях такого странника звезду, которая пренебрегла своими родительскими обязанностями. Теперь, когда мы познакомились с двумя способами образования планет без звезд, можно задаться следующим вопросом: насколько распространены блуждающие миры?

Планеты, которые не тонут в заслоняющем все вокруг свете звезды, методом прямого наблюдения обнаруживать проще, чем планеты, обращающиеся вокруг звезд, И все же различить исходящее от них неяркое тепловое излучение нелегко. Поэтому при поиске блуждающих миров приходится пользоваться еще одним методом — гравитационным микролинзированием.

В главе 9, когда речь шла о поиске планет в окрестностях тусклых двойных звезд, мы выяснили, что для гравитационного микролинзирования не нужен свет родительской звезды. Суть метода заключается в определении отклонения света от проходящей фоновой звезды (под воздействием массы планеты) по кратковременному увеличению яркости, похожему на фокусировку при прохождении за линзой. Поскольку для обнаружения планеты с помощью этого метода нужно, чтобы она оказалась на одной оси с проходящей звездой фона, наблюдать явления микролинзирования можно только при удачном стечении обстоятельств и только в течение нескольких дней. Поэтому организуются специальные исследования, учитывающие данные особенности использования метода микролинзирования.

В настоящее время проводятся два таких исследования, направленные на регистрацию явлений микролинзирования, — OGLE и MOA. Именно в рамках исследования OGLE была обнаружена планета, обращающаяся в двойной звездной системе. Название второго исследования, MOA, расшифровывается как «Наблюдения микролинзирования в астрофизике (Microlensing Observations in Astrophysics). Это совместный японско-новозеландский проект по поиску тускло освещенных объектов — от темной материи до экзопланет — в Южном полушарии. Как и OGLE, проект MOA направлен на поиск явлений микролинзирования рядом с центром Галактики, где вероятность попадания на один луч зрения планет и звезд выше благодаря высокой концентрации последних.

В силу скоротечности явлений микролинзирования наблюдение за ними должно проводиться сразу после обнаружения поравнявшихся планеты и фоновой звезды. Чтобы использовать каждую такую возможность, OGLE и MOA предусматривают систему оповещения, которая обеспечивает фиксацию внезапных скачков яркости звезд и оперативную организацию наблюдения. В 2011 г. в рамках совместного доклада о результатах двух проектов было объявлено об обнаружении 10 блуждающих планет, размер каждой из которых был сопоставим с размером Юпитера. Чтобы оценить долю обнаруженных темных планет, команды проектов попытались рассчитать приблизительное количество блуждающих миров в нашей Галактике. Их вывод ошеломляет: 400 млрд планет — вдвое больше, чем звезд.