Как объекты, блуждающие в межзвездном пространстве, оказались сами по себе

Сейчас мы знаем около 5000 экзопланет. Если бы вы представили, каково было бы оказаться в одном из этих далеких миров или экзопланет, ваша мысленная картина, вероятно, включала бы главную звезду — или более одной, особенно если вы фанат «Звездных войн».

Но ученые недавно обнаружили, что больше планет, чем мы думали, плавают в космосе сами по себе, не освещенные дружелюбным звездным компаньоном. Это «плавающие ледяные планеты» или FFP. Но как они оказались сами по себе и что они могут рассказать нам о том, как образовались эти планеты?

Поиск все большего количества экзопланет для изучения, как мы и ожидали, расширил наше понимание того, что такое планета. В частности, грань между планетами и «коричневыми карликами» — холодными звездами, которые не могут синтезировать водород, как другие звезды, — становится все более размытой. Что диктует, является ли объект планетой или коричневым карликом, уже давно является предметом споров – это вопрос массы? Перестают ли тела быть планетами, если они подвергаются ядерному синтезу? Или форма тела важнее?

В то время как около половины звезд и коричневых карликов находятся изолированно, а остальные находятся в множественных звездных системах, мы обычно думаем о планетах как о вторичных телах на орбите вокруг звезды. Однако в последнее время усовершенствования в технологии телескопов позволили нам увидеть изолированные, гораздо меньшие и более холодные объекты в космосе, в том числе FFP — объекты с массой или температурой слишком низкими, чтобы их можно было считать коричневыми карликами.

Различные характеристики свободно плавающих планет, коричневых карликов и маломассивных звезд. 13 масс Юпитера часто используются, чтобы отличить планеты от коричневых карликов. Обратите внимание, что размер и масса — это две разные сущности: коричневые карлики примерно такого же размера, как Юпитер, хотя они намного больше.
Собственная работа автора

Чего мы до сих пор не знаем, так это того, как именно эти вещи были сформированы. Звезды и коричневые карлики образуются, когда область пыли и газа в космосе начинает падать сама на себя. Эта область становится более плотной, поэтому все больше и больше материала (из-за гравитации) падает на нее в процессе, называемом гравитационным коллапсом.

В конце концов этот газовый шар становится плотным и достаточно горячим, чтобы начать ядерный синтез — горение водорода в случае звезд и горение дейтерия (разновидность водорода с дополнительной частицей, нейтроном в ядре) в коричневых карликах. Сшитое стекловолокно может образовываться таким же образом, но оно никогда не станет достаточно большим, чтобы начать плавление. Также возможно, что такая планета начала жизнь на орбите вокруг звезды, но в какой-то момент была выброшена в межзвездное пространство.

Как обнаружить блуждающую планету

Планеты-изгои трудно обнаружить, потому что они относительно малы и холодны. Его единственный источник внутреннего тепла — остаточная энергия от коллапса, приведшего к его образованию. Чем меньше планета, тем быстрее она излучает тепло.

Холодные объекты в космосе излучают меньше света, и свет, который они излучают, более красный. Звезда, подобная Солнцу, имеет пик излучения в видимом диапазоне; Вместо этого пик FFP находится в инфракрасном диапазоне. Поскольку их трудно увидеть напрямую, многие из этих планет были обнаружены с использованием непрямого метода «микрогравитационного линзирования», когда далекая звезда находится точно в правильном положении для своего света, который гравитационно искажен FFP.



Подробнее: Планеты-изгои: охота за самыми загадочными королевствами в галактике


Однако открытие планет с помощью одного уникального события имеет тот недостаток, что мы больше никогда не сможем наблюдать эту планету. Мы также не видим планету в контексте ее окружения, поэтому упускаем важную информацию.

Чтобы заметить FFP напрямую, лучшая стратегия — поймать их, когда они молоды. Это означает, что от его образования осталось достаточное количество тепла, так что он в лучшем виде. В последнем исследовании исследователи сделали именно это.

Облако в верхней части Скорпиона.
Изображение облака в верхнем знаке Скорпиона.
НАСА

Команда объединила изображения с большого количества телескопов, чтобы найти самые тусклые объекты в группе молодых звезд в области, называемой верхним скорпионом.

Они использовали данные крупных обзоров общего назначения вместе с более поздними наблюдениями для создания подробных визуальных и инфракрасных карт области неба, охватывающих 20-летний период. Затем они искали слабые объекты, движущиеся таким образом, что это указывало на то, что они являются членами созвездия (а не далекими фоновыми звездами).

Группа обнаружила от 70 до 170 FFP в Верхнем Скорпионе, что сделало их выборку самой большой на сегодняшний день, хотя это число имеет большую неопределенность.

Отвергнутые планеты

Основываясь на нашем нынешнем понимании гравитационного коллапса, кажется, что в этой группе звезд слишком много FFP, чтобы все они сформировались таким образом. Авторы исследования пришли к выводу, что по крайней мере 10% из них начали жизнь как часть звездной системы, сформировавшись в диске пыли и пыли вокруг молодой звезды, а не в результате гравитационного коллапса. Однако в какой-то момент планета может быть выброшена из-за взаимодействия с другими планетами. На самом деле, авторы предполагают, что эти «отвергнутые» планеты могут быть такими же обычными, как и те, которые были одиноки с самого начала.

Если вы паникуете из-за того, что Земля внезапно уходит глубоко в космос, вам, вероятно, не о чем беспокоиться — эти события более вероятны в начале формирования планетной системы, когда множество планет борются за место. Но это не невозможно — если что-то внешнее по отношению к устоявшейся планетной системе, например, другая звезда, разрушит ее, то планета все же может быть отделена от ее солнечного дома.

Хотя нам еще предстоит пройти долгий путь, чтобы полностью понять эти блуждающие планеты, такие исследования бесценны. Планеты могут быть повторно посещены для более подробных исследований по мере того, как станут доступными новые технологии телескопов, которые могут раскрыть больше о происхождении этих инопланетных миров.

Leave a Comment