Астрономи вперше визначили масу планети, що подорожує в космосі.

Нещодавно астрономи відкрили нову блукаючу планету, і на відміну від раніше виявлених об'єктів цього типу, їм вдалося визначити як її масу, так і відстань до Землі. У свіжому дослідженні, опублікованому у журналі Science, пояснюється, як успішні спостереження, проведені з використанням наземних і космічних телескопів, дозволили здійснити ці важливі обчислення.

Методи, що використовуються для пошуку інших позасонячних планет, значною мірою залежать від їхніх материнських зір. Звичайно, без материнської зірки ці методи не можуть бути використані для пошуку планети. Крім того, планети не випромінюють власного світла, як зірки, що робить їх фактично невидимими.

Єдиний метод, за допомогою якого астрономи можуть виявити вільні планети, — це мікролінзування, яке виникає внаслідок слабкого гравітаційного впливу об'єкта на заднє світло. Це явище спостерігається, коли світло від далекої зірки раптово стає яскравішим для спостерігачів (телескопів на Землі), ніби перед нею з'явилася лінза. Це освітлення дозволяє астрономам визначити, що щось пронеслося перед віддаленою зіркою.

З теоретичної точки зору, мікролінзування дає можливість визначити масу об'єкта, який проходить перед зоряним світлом, шляхом аналізу ступеня спотворення та збільшення світла. Проте, оскільки відстань до цього об'єкта залишається невідомою, астрономи стикаються з проблемою, відомою як "дегенерація маси-відстані". Це означає, що вони не можуть точно визначити масу, оскільки одна й та ж крива мікролінзування може бути викликана різними сполученнями маси та відстані. Як результат, без знання хоча б однієї з цих характеристик, неможливо з упевненістю оцінити іншу, що призводить до лише орієнтовних вимірювань.

Ефект мікролінзування цієї конкретної блукаючої планети спостерігався декількома телескопами на Землі, а також космічним телескопом Gaia. Після виявлення вона була названа двома різними групами, в результаті чого отримала дві назви: KMT-2024-BLG-0792 та OGLE-2024-BLG-0516.

А завдяки часу, коли відбулася ця подія, Gaia перебувала в ідеальному положенні, що дозволило провести вимірювання для обчислення відстані до планети. Спостереження з двох різних точок і невелика різниця в часі світлового сигналу дозволили команді обчислити паралакс мікролінзування і визначити відстань.

"За щасливим збігом обставин, мікролінзове явище KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 було розташоване майже перпендикулярно до напрямку осі прецесії Gaia. Ця рідкісна геометрія призвела до того, що Gaia спостерігала явище шість разів протягом 16 годин, починаючи з піку збільшення", -- пишуть автори дослідження.

На основі своїх даних вони визначили, що маса планети становить приблизно 22% маси Юпітера, або трохи менше маси Сатурна. Вони підрахували, що планета знаходиться на відстані близько 3000 парсеків (або трохи менше 10 000 світлових років). Спектральний аналіз також показав, що зірка, перед якою вона пролітала, була червоним гігантом.

Раніше вважалося, що блукаючі планети зазвичай мають масу меншу за Юпітер, що, на думку вчених, свідчить про їхнє походження в протопланетних дисках, з яких вони були викинуті. Також були виявлені й більші об'єкти, що вільно рухаються в космічному просторі, однак, найімовірніше, це коричневі карлики — особливий тип невдалих зірок, які мають достатню масу, щоб не вважатися планетами, але недостатню, щоб стати справжніми зірками.

Попередні випадки мікролінзування показали розрив у їх радіальному розподілі, який називають "пустелею Ейнштейна" і який, як відомо, відокремлює планети від коричневих карликів. Команда вчених стверджує, що цей розрив є логічним, оскільки більш масивні планети рідше виштовхуються внаслідок динамічних процесів.

Хоча попередні випадки вільних планет (FFP) не мали безпосередньо виміряних мас, статистичні оцінки вказують на те, що вони переважно є об'єктами з масою менше за Нептун, які або не пов'язані гравітаційно, або знаходяться на дуже широких орбітах.

Подібні об'єкти можуть виникати внаслідок потужних гравітаційних взаємодій у їхніх планетарних системах. Дослідники виявили, що активні динамічні процеси формують структуру об'єктів з масою планет, включаючи як ті, що залишаються під впливом своїх зірок-господарів, так і ті, що вивільняються та починають вільно переміщатися у космосі.