Загадки космоса. Планеты и экзопланеты

Телескоп Pan-STARRS 1 входит в группу из двух обзорных телескопов (всего планируется четыре), диаметр главного зеркала каждого из которых равен 1,8 м. Комплекс расположен на вершине вулкана Халеакала на острове Мауи, принадлежащем Гавайскому архипелагу. Особенность этих телескопов состоит в том, что они не «смотрят» в одну точку, а охватывают большой участок неба с угловым диаметром около 3° (для сравнения: видимый угловой диаметр Луны приблизительно 0,5°). Несколько раз в месяц с помощью телескопов Pan-STARRS ученые получают изображения неба, и каждое из них состоит из полутора миллиардов пикселей, а общий объем собранных за ночь данных может достигать 10 ТБ. Специальное программное обеспечение анализирует эти изображения, сравнивает их с каталогом неподвижных звезд и ищет те объекты, которые изменили свое положение или яркость.

Основная задача Pan-STARRS состоит в том, чтобы находить на небе астероиды. Если вы следите за астрономическими новостями, то наверняка слышали о первом межзвездном астероиде 1I/Oumuamua, обнаруженном в октябре 2017 года как раз этой системой. Между тем охват большой площади неба и диапазон электромагнитных волн, в котором работает Pan-STARRS, позволяют использовать ее и в других проектах – в частности, для поиска коричневых карликов по характерному тепловому излучению.

Объект PSO J318.5-22, находящийся в 80 св. годах от Земли, впервые привлек внимание ученых в 2010 году своим цветом: значительно более красным, чем у любого ранее известного коричневого карлика. Что более странно, его цветовые характеристики оказались очень близки к тем, что наблюдаются у молодых планет с сильно запыленными атмосферами в протопланетном диске, однако никакой звезды рядом с PSO J318.5-22 нет. В статье 2013 года ученые, обнаружившие этот странный объект, из осторожности даже не употребляли термин «блуждающая планета», а ограничились тем, что рассказали о свойствах нового класса субзвездных объектов. Что именно произошло с PSO J318.5-22 и почему она потеряла свою родительскую звезду – скорее всего, для нас это останется тайной. Но главное, что мы поняли благодаря ее обнаружению, это то, что одиночные блуждающие планеты – вполне реальное явление в Галактике.

Можем ли мы выяснить, откуда родом PSO J318.5-22? Вообще говоря, нам вряд ли когда-нибудь удастся точно определить родительские звезды блуждающих планет. Ведь вместо того чтобы вращаться вокруг звезды, они вращаются вокруг галактического центра сколь угодно далеко от своей родительской звезды. Но в случае с PSO J318.5-22 нам повезло. Рядом с тем местом, где ее обнаружили, находится скопление, известное как движущаяся группа звезд Беты Живописца. Это скопление молодых звезд, названное именем самой яркой звезды в его составе и движущееся с сопоставимой с PSO J318.5-22 скоростью. Логичным представляется предположение, что наша героиня родом из этого скопления. Видимо, она сформировалась рядом с одной из звезд и была выброшена вовне на ранних этапах эволюции протопланетного диска в результате взаимодействия с другой планетой или соседней звездой. Если это действительно так, то сравнение PSO J318.5-22 со звездами Беты Живописца позволяет определить возраст планеты: от 8 до 20 миллионов лет. А благодаря имеющимся в нашем распоряжении моделям эволюции субзвездных объектов можно установить и некоторые физические свойства PSO J318.5-22. Так, ее масса составляет 6–7 M_J (что намного меньше типичных масс красных карликов!), а температура внешних слоев атмосферы приблизительно равна 1 150 °C. Как видите, по всем характеристикам это совсем юный, пока не остывший газовый гигант.

Еще один вопрос, который возникает в связи с обнаружением блуждающих планет, – всегда ли к их появлению приводят планетарные катастрофы? Возможен ли процесс образования планет из межзвездного газа?

Например, что вы скажете о следующей гипотезе? Рассматривая изображения некоторых областей активного звездообразования, можно увидеть небольшие темные пятнышки на фоне излучения туманности. Особенно ими богаты туманности Розетка и IC 1805 (известна также как туманность Сердце). Гёста Гам из Стокгольмской обсерватории в 2007 году предложил называть эти образования глобулеттами. На сегодняшний день найдено уже около тысячи глобулетт в самых разных туманностях. Они представляют собой плотные холодные облака из нейтрального газа. Как правило, глобулетты имеют сферическую форму, их радиус от 300 до 5 000 а. е., а масса вполне сопоставима с массой планет-гигантов или коричневых карликов (от нескольких единиц до нескольких десятков масс Юпитера). Авторы, опубликовавшие в 2007 году статью по результатам исследования таких образований в туманности Розетка, предположили, что из них могут образовываться блуждающие планеты⁹⁷.