Земля вращается вокруг Солнца будто корабль, который ходит вокруг собственного якоря. Но что произойдёт, если якорная цепь вдруг оборвётся? Учёные предполагают, что даже в пределах Млечного Пути существует миллиарды странствующих планет, и обнаруженная недавно миниатюрная планета-бродяга может послужить первым свидетельством правдивости этой гипотезы.
Термин «планета-бродяга» имеет с дюжину синонимичных понятий – планета-сирота, планемо, странник, межзвёздная, свободно плавающая, свободнолетящая, одиночная планета и т. д. Все эти словосочетания описывают космический объект, который имеет планетарную массу и шарообразную форму, но не привязан гравитационно к звезде-хозяйке и к любому другому крупному телу. Среди более чем 4 тысяч экзопланет, изученных астрофизиками, кандидатов на звание «планета-бродяга» можно пересчитать на пальцах. Большинство потенциальных планет-сирот представляют собой крупные объекты с массой, которая в 2-40 раз превышает массу Юпитера (в свою очередь масса Юпитера эквивалентна примерно 300 Землям). Однако недавно учёные из Польши и США сообщили, что им впервые удалось зафиксировать планету-бродягу, масса которой сопоставима с земной.
Шансы идентифицировать объекты незначительной массы чрезвычайно малы. Главный научный сотрудник проекта Пшемек Мроз предположил, что, либо ему и его коллегам уж очень повезло обнаружить беглянку, либо подобные объекты весьма распространены в пределах галактики. Большинство экзопланет Млечного Пути видны только благодаря своим звёздам. Даже когда такая планета слишком мала и далека от центра своей системы, она влияет на видимый свет звезды. Незначительное гравитационное влияние планеты может быть обнаружено при помощи доплеровской спектроскопии, которая измеряет радиальную скорость звезды и особенности её движения по собственной орбите. Кроме того, астрофизики используют транзитный метод, основанный на изменениях светимости звезды вследствие прохождения планеты по её диску.
Планета-бродяга по определению не имеет собственной звезды, которая могла бы пролить свет на её существование. Потому при поиске таких странников приходиться полагаться на один из аспектов общей теории относительности, предложенной Альбертом Эйнштейном – гравитационное отклонение света или гравитационное линзирование. Данный феномен превращает планеты и другие крупные объекты в гигантские космические увеличительные стёкла, которые временно искажают свет тел, расположенных за ними на одной линии с наблюдателем. Как следствие, гравитационное поле более близкого объекта приводит к искажению формы более удалённого. Поскольку в таком случае наблюдается увеличение совокупной яркости удалённого тела, явление получило название «линзирование».
Метод гравитационного микролинзирования применим только в тех случаях, когда на одной линии с Землёй оказались две звезды. Если у более ближней с Земле звезды имеется собственная планета, то эффект гравитационной линзы будет более выраженным, чем у одинокой звезды. Поскольку все объекты Вселенной постоянно движутся относительно друг друга, эпизоды гравитационного линзирования не отличаются продолжительностью. Как правило, подобные события длятся от нескольких дней до нескольких недель. Данный метод лежит в основе проекта OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment – эксперимент по оптическому гравитационному линзированию), который непрерывно наблюдает за большим количеством фоновых звёзд, что увеличивает шанс зафиксировать феномен.
На основе этих данных учёные пришли к выводу, что их глазам предстала самая маленькая планета-бродяга в истории наблюдений. В зависимости от точного расстояния до более удалённой звезды, свет которой исказил эффект микролинзирования, масса этого странника может варьироваться от 0,3 до 1 земной массы. Такие цифры соответствуют теории образования планет, согласно которой на ранних этапах формирования планетарных систем более мелкие тела могут быть выброшены из аккреционного диска родной звезды вследствие гравитационного воздействия более крупных соседей. Учитывая количество планетарных систем в пределах Млечного Пути, подобные изгои могут оказаться наиболее распространёнными объектами нашей галактики.
Соавтор исследования Радек Полески предполагает, что уже в скором будущем астрофизики смогут регистрировать гораздо больше мелких объектов, свободно плавающих по Млечному Пути. В частности, уже в середине 2020-х годов должен состояться запуск орбитальной обсерватории NASA Nancy Grace Roman Space Telescope. Данная обсерватория располагает значительно более чувствительным оборудованием, которое сможет зафиксировать даже самые крошечные события микролинзирования, незаметные телескопу проекта OGLE.