Содержание
Астрономы нашли семьдесят «планет-сирот»
Используя данные, полученные с нескольких телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) и других инструментов, астрономы нашли по меньшей мере 70 ранее неизвестных «планет-сирот» во Млечном Пути. Это открытие является важным шагом к пониманию происхождения и свойств этих таинственных галактических странников.
Блуждающая планета в представлении художника. Источник: ESO/M. Kornmesser
Говоря о планетах, мы обычно подразумеваем, что они обращаются вокруг звезд. Однако это не всегда так. В космосе также существует популяция т. н. свободных миров: объектов, по массе сравнимых с планетами Солнечной системы, но которые не обращаются вокруг какой-то звезды, а свободно блуждают в пространстве.
В поисках блуждающих планет
Найти блуждающие планеты не так просто. Их не освещает свет родительских звезд и они не производят транзиты.
Поэтому ученые воспользовались тем обстоятельством, что недавно сформировавшиеся миры все еще разогреты до больших температур и являются источником инфракрасного излучения, которое могут засечь крупнейшие наземные телескопы.
В поисках таких тел исследователи обратили свой взор на близкую к Солнцу область звездообразования, расположенную на стыке созвездий Скорпиона и Змееносца. Они задействовали архив наблюдательных данных за 20 лет, собранных Очень большим телескопом (VLT), Астрономическим обзорным телескопом видимого и инфракрасного диапазона (VISTA), Обзорным телескопом VLT (VST), 2,2-метровым телескопом MPG/ESO, космической обсерваторией Gaia, а также другими инструментами. Далее ученые измерили микроскопические движения, цвета и светимости десятков миллионов источников на этом участке неба.
Планета или коричневый карлик?
В ходе анализа астрономам удалось обнаружить группу слабых объектов, соответствующих планетам-сиротам. Их количество достаточно сложно установить.
Дело в том, что исследователям неизвестны точные массы объектов. Некоторые из них являются планетами-гигантами, другие же представляют собой коричневые карлики (неудавшиеся звезды).
Участок неба в направлении созвездия Скорпиона, центрированный на недавно открытой блуждающей планете. Источник: ESO/Miret-Roig et al
Чтобы отделить планеты от коричневых карликов, астрономы сделали ставку на их соседей. Если исследованный участок занят старыми объектами, то самые яркие представители выборки, скорее всего, являются коричневыми карликами. А если участок молодой, то самые яркие тела имеют меньшую массу и представляют собой газовые гиганты. С учетом этой неопределенности, исследователи насчитали от 70 до 170 объектов, которые являются планетами.
Открытие говорит о том, что во Млечном Пути может существовать многомиллиардная популяция блуждающих планет. Механизм их происхождения пока что является предметом научных дискуссий. Некоторые ученые считают, что «планеты-сироты» могут образовываться при сжатии газовых облаков, которые слишком малы, чтобы из них могла сконденсироваться звезда.
По другой версии, они выбрасываются из родительских звездных систем.
Красные кружки отмечают положение 115 потенциальных блуждающих планет. Источник: ESO/N. Risinger (skysurvey.org)
Чтобы найти ответ на этот вопрос, ученые собираются продолжить исследования. Скорее всего, ключ к разгадке тайны блуждающих планет даст технический прогресс в астрономии. Обсерватории нового поколения вроде телескопа JWST и строящегося в чилийской пустыне Атакама Чрезвычайно большого телескопа ESO (ELT) смогут собрать намного больше информации о таких мирах и их происхождении.
По материалам https://www.eso.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
ESO VLT Экзопланеты
Космические сироты: являются ли угрозой для Земли бродячие планеты
27 декабря 2021, 14:45
Наука
Мнение
Млечный путь
© Муса Салгереев/ТАСС
Группа астрономов, используя данные с нескольких телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) и других инструментов, обнаружила в нашей галактике по меньшей мере 70 новых бродячих планет.
По расчетам ученых, всего в Млечном Пути может оказаться несколько миллиардов таких кочующих небесных тел. Почему о них стало известно только недавно и чем это может грозить Земле?
Улучшая зрение
На самом деле человечество знает о происходящем за границами Солнечной системы не так много, как хотелось бы астрофизикам. И сейчас все еще продолжается период активного накопления знаний, который во многом связан с улучшением технических возможностей наблюдения. Даже о нашем доме, самой Солнечной системе, у людей весьма скудные знания по космическим меркам. Да, поблизости от Земли практически все небесные тела посчитаны и внесены в справочники, а вот что находится за орбитой Нептуна, например, мы, зачастую можем только догадываться и полагаться на теоретические изыскания.
Читайте также
Стрельба по астероидам, или Для чего нужна планетарная защита
Согласно современной теории, примерно в одном световом годе от Солнца находится гипотетическая сферическая область Солнечной системы — облако Оорта.
Именно там формируются долгопериодические кометы, их период обращения вокруг Солнца составляет более 200 лет. Но посмотреть, как это облако выглядит, пока не получилось — слишком далеко. Самый быстрый из покидающих Солнечную систему космических зондов «Вояджер-1» долетит туда только через десятки тысяч лет и уже, видимо, не будет функционировать. Увидеть облако Оорта при помощи телескопов тоже не выйдет — современная оптика пока на это не способна.
За границами Солнечной системы ситуация еще сложнее. Человечество может лицезреть только очень яркие источники, такие как звезды. Большинство других объектов находят при помощи математических вычислений и наблюдения за особенностями светимости более приметных объектов. Именно изменение света, искажение распространения электромагнитного излучения под воздействием гравитации от других объектов позволило людям увидеть невидимое — обнаружить планеты возле других звезд. Так, обычно экзопланету находят по гравитационному притяжению, которое она оказывает на свою звезду (метод лучевой скорости), или по блеску системы, который ослабляется, когда планета проходит перед звездой (метод транзита).
Остывающие миры
Но с «бродячими планетами» так не получится, потому что они не связаны гравитацией со звездами. Это планеты, которые по каким-то причинам оторвались от притяжения своей звезды и улетели в свободное плавание. В 2011 году ученые на основе измерений предположили, что таких планет — без своей «родной» звезды — может быть множество, и вот в 2021 году группа европейских ученых смогла обнаружить малую их часть, использовав очень интересный метод. Европейские специалисты воспользовались тем, что за несколько миллионов лет, прошедших со времени их образования, эти планеты все еще достаточно горячи, чтобы светиться в инфракрасном спектре. Это делает их доступными для прямого обнаружения чувствительными камерами, установленными на больших телескопах.
Читайте также
«Вызов» принят: как я встречал космический корабль «Союз МС-18»
Если упростить, то увидеть обычным глазом черную кошку в абсолютно темной комнате не получится, потому что ее ничто не освещает, но можно использовать инфракрасную камеру и увидеть ее тепловое свечение.
Правда, этот метод работает только для планет, которые все еще горячи и имеют достаточный размер. Именно поэтому все найденные бродячие планеты имеют массу, сравнимую с Юпитером, — в 300 с лишним раз больше, чем масса Земли. То есть, скорее всего, небольшие бродячие планеты, аналогичные размерам Земли, существуют, но пока мы не можем их обнаружить.
Для того чтобы найти эти 70 планет, ученые использовали данные, полученные более чем за 20 лет наблюдений. Один из авторов работы, сотрудница Астрофизической лаборатории Бордо во Франции и Венского университета в Австрии Нурия Мирэ-Ройг, говорит: «Мы измерили микроскопические движения, цвета и светимости десятков миллионов источников на большом участке неба, эти измерения позволили нам надежно идентифицировать самые слабые объекты в этой области — бродячие планеты».
При этом, учитывая огромные размеры космического пространства, шанс наткнуться на такую бродячую планету (даже если их в Млечном Пути несколько миллиардов) все равно практически нулевой.
Вне звездных систем космос пуст, в нем почти нет материи. А значит, даже если такая планета окажется на пути Солнечной системы, то крайне маловероятно, что это повлияет на жизнь землян.
От техники до фантастики
Чтобы узнать о бродячих планетах больше, нужно ждать улучшения технических возможностей для наблюдения. Ученые очень надеются, что они смогут более эффективно находить такие небесные тела при помощи «Чрезвычайно большого телескопа» (ELT). В настоящее время астрономическая обсерватория, главным инструментом которой станет телескоп с сегментным зеркалом диаметром почти 40 м, состоящим из 798 шестиугольных секций диаметром 1,4 м каждый, еще только строится в Чили. Если все пойдет по плану, то этот гигант будет готов в 2027 году. Тогда-то, видимо, мы и сможем узнать больше об этих странных и интересных объектах, а также о других тайнах космоса.
Читайте также
Сверяя космические часы: о чем говорили главы национальных агентств в Дубае
А что, если каждая такая планета — это гибнущая цивилизация, замерзающая без тепла звезды, оторвавшаяся от светила и несущаяся во тьму космоса, подогреваемая только за счет происходящих внутри планеты тепловых процессов? Кстати, в недавнем китайском фантастическом фильме «Блуждающая Земля» (2019), такой «бродяжкой» становится наша планета: Солнце готовится погаснуть, и при помощи установленных по всему миру огромных двигателей земляне превращают планету в огромный межзвездный космический корабль.
Это только фантастика? Известная нам реальность пока заключается в том, что благодаря современным технологиям астрономы узнают все больше об окружающем нас мире, шаг за шагом раздвигая границы знаний о Вселенной.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора. Цитирование разрешено со ссылкой на tass.ru
Блуждающих планет | астробиты
Название: Богатая популяция свободно плавающих планет в Верхнем Скорпионе молодая звездная ассоциация
Авторы: Нурия Мирет-Ройг, Эрве Буи, Шон Н. Раймонд, Мотохиде Тамура, Эммануэль Бертин, Дэвид Баррадо, Хавьер Оливарес, Филипп А. Б. Галли, Жан-Шарль Куилландр, Луис Мануэль Сарро, Анхель Берихуэте и Нурия Уэламо
Учреждение первого автора: Лаборатория астрофизики Бордо, Университет Бордо, CNRS, Пессак, Франция; Кафедра астрофизики, Венский университет, Вена, Австрия
Статус: Опубликовано в Nature Astronomy [открытый доступ]
Наша Земля гравитационно связана с Солнцем.
Было бы естественно задаться вопросом, существуют ли планеты, которые не вращаются вокруг звезд? На такой планете не было бы ни дня, ни ночи, ни теней, ни времен года. Поскольку планета блуждает в межзвездном пространстве, она не будет тянуть ни одну из звезд и не будет вызывать какого-либо периодического затемнения, которое мы можем наблюдать. Вы можете подумать, что у ученых нет способа обнаружить эти свободно перемещающиеся планеты, но в сегодняшней статье авторы не только находят богатую популяцию новых свободно плавающих планет, но и исследуют их происхождение.
Как найти блуждающие планеты?
Свободно плавающие планеты (FFP) — это планеты с массой менее 13 масс Юпитера, которые не связаны со звездой или коричневым карликом. Поскольку их масса ниже предела горения дейтерия, они не имеют постоянного источника энергии и постепенно остывают. Ранее известные FFP были обнаружены с помощью гравитационного микролинзирования (см. также этот астробит) или в близлежащих областях звездообразования.
Через несколько миллионов лет после образования эти планеты все еще достаточно горячие, чтобы светиться. Чтобы расширить размер выборки известных FFP, авторы сосредоточились на поиске молодых светящихся FFP.
Авторы сегодняшней статьи используют чувствительные камеры для прямого изображения областей Верхнего Скорпиона (USC) и Змееносца (Oph) и поиска молодых, светящихся FFP. Звездная ассоциация Верхнего Скорпиона является идеальным угодьем для охоты, поскольку она близка к Земле (120–145 пк) и молода (1–10 млн лет). Авторы объединили наземные оптические и инфракрасные наблюдения с архивными данными изображений для создания каталога «Динамический анализ ближайших скоплений» (DANCe). Отсюда они использовали расстояние, собственное движение, фотометрическую яркость и цвет для выбора кандидатов FFP. На рисунке 1 показано распределение FFP, выявленных в ходе опроса. Авторы обнаружили от 70 до 170 новых кандидатов в СЗП, в зависимости от предполагаемого возраста. Это одна из самых больших и однородных выборок ПФП, идентифицированных с помощью прямых изображений.
Рис. 1: Распределение на небе звезд (желтые треугольники), коричневых карликов (голубые звезды) и FFP (красные точки), обнаруженных в этом исследовании и классифицированных с учетом возраста 5 млн лет. Выявленные источники заполняют все поле, так как не связаны со звездами. Воспроизведено с рис. 1 статьи.
Что нам рассказал новый образец?
Теперь, когда у нас есть большая выборка FFP, пришло время ее проанализировать. Из этого каталога FFP авторы построили распределение светимости и массы. На рис. 2 показано количество FFP в каждой ячейке амплитуды (верхняя панель) и ячейке массы (средняя панель). Авторы решили нанести на график звездную величину в полосе J, потому что на эту полосу меньше всего влияют неопределенности и ошибки при преобразовании светимости в массу.
Примечательно, что они определяют четкое падение с видимой величиной J ≈ 17,8 mag, что соответствует абсолютной звездной величине M J ≈ 12 mag и массам 7–13 M Jup в зависимости от предполагаемого возраста.
Этот провал не виден в функции масс на средней панели. Вероятно, это связано с несовершенным преобразованием светимости в массу, поскольку точный возраст каждого источника неизвестен. На нижней панели рис. 2 наблюдаемая (красная) функция масс сравнивается с предсказаниями моделирования (черная). В то время как они совпадают в конце массы, симуляции занижают количество FFP до семи раз! Почему такое несоответствие?
Рис. 2. Распределение видимой звездной величины в полосе J и функции масс членов USC и Oph. Вверху: распределение видимой величины. В центре: наблюдательная функция масс. Внизу: наблюдаемая функция массы (функции массы из моделирования наложены друг на друга). Заштрихованные области указывают на неопределенности. Пределы горения водорода (75 M Jup ) и дейтерия (13 M Jup ), которые отделяют звезды от коричневых карликов (BD) и BD от FFP соответственно, показаны вертикальными пунктирными линиями. Воспроизведено с рис. 3 статьи.
Механизмы формирования СЗП все еще изучаются.
Основные предлагаемые пути: (1) коллапс ядра газовых облаков; (2) образование в протопланетном диске и затем выброс другими планетами. Другие вероятные сценарии включают выбрасывание абортированных зародышей звезды из звездного питомника и фотоэрозию дозвездного ядра звездным ветром от ближайшей звезды OB. Относительный вклад каждого из этих механизмов до сих пор неизвестен, и это может объяснить, почему моделирование предсказывает слишком мало FFP. Авторы используют эту новую выборку для оценки доли СЗП, образованных каждым путем. Они обнаружили, что по крайней мере 10% должны были образоваться в результате выброса из диска. Это означает, что выбросы из планетных систем могут иметь вклад, сравнимый с вкладом коллапса ядра в формирование FFP.
Что дальше?
Эта новая выборка FFP больше и полнее, чем предыдущие выборки, что позволяет проводить статистически надежные исследования их свойств. Являются ли FFP редкими или обычными? Сколько ожидается в Солнечном районе? Теперь, когда у нас есть опубликованный каталог кандидатов FFP, другие астрономы могут направить свои телескопы на этих межзвездных странников и получить новые наблюдения, чтобы лучше понять происхождение FFP.
Astrobite под редакцией Джейсона Хинкля
Избранное изображение предоставлено: ESO/M. Kornmesser
- Об авторе
О Zili Shen
Привет! Я доктор философии. студент астрономии Йельского университета. Мое исследование сосредоточено на ультрадиффузных галактиках и популяциях их шаровых скоплений. С тех пор, как я приехал в Йель, я работал над двумя галактиками «без темной материи» NGC1052-DF2 и DF4. Я справляюсь с пандемией и работаю дома, готовя хлеб на закваске и выпекая различные печенья и пирожные, читая книги от философии до вирусологии, ежедневно совершая пробежки или пробежки и просматривая слишком много телешоу.
Ученые обнаружили не менее 70 планет-изгоев, блуждающих по Вселенной в полном одиночестве.
Между солнечными системами и черными дырами лежат обширные области тьмы. Глубоко внутри одного из этих пустотоподобных карманов ученые недавно обнаружили не менее 70 планет-изгоев, путешествующих по космосу в полном одиночестве.
Исследователи подробно описали эти изолированные сферы в исследовании, опубликованном в среду в журнале Nature Astronomy. Масса каждого из них примерно равна массе Юпитера, и они расположены вокруг созвездий Верхнего Скорпиона и Змееносца, области звездообразования, относительно близкой к нашему Солнцу. Несмотря на близость планет к таким звездным силам, они не вращаются вокруг собственной звезды.
В отличие от Земли и большинства других планет, которые вращаются вокруг звезды, у этих чужаков нет восходов и закатов. Они не наблюдают, как проходят времена года, и не чувствуют никакого тепла.
Хотя ученые точно не знают, как планеты-изгои, подобные этой, пришли к одиночному образу жизни, у них есть несколько идей. Некоторые предполагают, что планеты могли быть выбиты из своей родительской системы. Другие подозревают, что они образовались в результате коллапса газового облака, слишком маленького, чтобы стать спутником звезды.
«В Млечном Пути без звезды-хозяина может быть несколько миллиардов свободно плавающих планет-гигантов», — заявил руководитель проекта Эрве Буи, астроном из Лаборатории астрофизики Бордо во Франции.
Открытие группой этих 70 сфер — самой большой группы кочевников из когда-либо обнаруженных — стало неожиданностью. Выявление планет-изгоев обычно затруднено из-за отсутствия у них якорных звезд. Жизнь без звезды означает существование без освещения, поэтому телескопы не могут просто засечь такие планеты.
«Эти объекты чрезвычайно тусклые, и мало что можно сделать для их изучения с помощью существующих средств», — сказал Буи.
Нурия Мирет-Ройг, первый автор исследования и астроном Лаборатории астрофизики Бордо, Франция , заявила в своем заявлении: «Мы не знали, сколько ожидать, и очень рады, что нашли так много».
Чтобы преодолеть обычные ограничения, исследователи использовали массу данных, собранных с Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, Обзорного астрономического телескопа видимого инфракрасного диапазона и нескольких других мощных механизмов. «Мы использовали десятки тысяч широкоугольных изображений со станций ESO, что соответствует сотням часов наблюдений и буквально десяткам терабайт данных», — сказал Буи.