«Мы обнаружили очевидную золотую середину в размерах холодных планет. Вопреки некоторым теоретическим предсказаниям, мы делаем вывод из текущих наблюдений, что самые многочисленные имеют массы, подобные Нептуну, и, похоже, не ожидается увеличения числа в более низких массах ", — сказал ведущий ученый Дайсуке Судзуки, научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и Университета Мэриленда в округе Балтимор. «Мы пришли к выводу, что планеты с массой Нептуна на этих внешних орбитах примерно в 10 раз чаще, чем планеты с массой Юпитера на орбитах, подобных Юпитеру».Гравитационное микролинзирование использует эффекты преломления света массивных объектов, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна. Это происходит, когда звезда на переднем плане, линза, случайным образом выравнивается с далекой звездой фона, источником, если смотреть с Земли.
По мере того как линзирующая звезда дрейфует по своей орбите вокруг галактики, выравнивание смещается от нескольких дней до недель, изменяя видимую яркость источника. Точная картина этих изменений дает астрономам подсказки о природе линзирующей звезды, включая любые планеты, на которых она может находиться.
«В основном мы определяем соотношение масс планеты и звезды-хозяина и их разделение», — сказал член группы Дэвид Беннетт, астрофизик из Годдарда. «Примерно для 40 процентов планет с микролинзированием мы можем определить массу звезды-хозяина и, следовательно, массу планеты».С помощью микролинзирования было обнаружено более 50 экзопланет по сравнению с тысячами, обнаруженными другими методами, такими как обнаружение движения или затемнения звезды-хозяина, вызванного присутствием планет.
Поскольку необходимое выравнивание между звездами происходит редко и происходит случайно, астрономы должны следить за миллионами звезд на предмет контрольных изменений яркости, которые сигнализируют о событии микролинзирования.Однако микролинзирование имеет большой потенциал. Он может обнаруживать планеты в сотни раз более удаленные, чем большинство других методов, что позволяет астрономам исследовать широкую полосу нашей галактики Млечный Путь.
Этот метод позволяет определять местонахождение экзопланет с меньшими массами и на больших расстояниях от их звезд-хозяев, и он достаточно чувствителен, чтобы находить планеты, плавающие по галактике сами по себе, не связанные со звездами.Миссии НАСА «Кеплер» и «К2» оказались чрезвычайно успешными в обнаружении планет, которые затемняют свои звезды, и на сегодняшний день подтверждено более 2500 открытий.
Этот метод чувствителен к близким планетам, но не к более далеким. Обследования с помощью микролинзирования дополняют друг друга, лучше всего исследуют внешние части планетных систем с меньшей чувствительностью к планетам, расположенным ближе к своим звездам.«Сочетание микролинзирования с другими методами дает нам более четкую общую картину планетарного состава нашей галактики», — сказал член команды Такахиро Суми из Университета Осаки в Японии.С 2007 по 2012 год группа «Наблюдения с помощью микролинзирования в астрофизике» (MOA), созданная в сотрудничестве между исследователями из Японии и Новой Зеландии, выпустила 3300 предупреждений, информирующих астрономическое сообщество о происходящих событиях микролинзирования.
Команда Сузуки определила 1474 хорошо наблюдаемых явления микролинзирования, из которых 22 показали четкие планетарные сигналы. Сюда входят четыре планеты, о которых ранее не сообщалось.Чтобы изучить эти события более подробно, команда включила данные из другого крупного проекта микролинзирования, работавшего за тот же период, эксперимента по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), а также дополнительные наблюдения из других проектов, разработанных для отслеживания предупреждений MOA и OGLE. .На основе этой информации исследователи определили частоту планет по сравнению с соотношением масс планеты и звезды, а также расстояния между ними. Для типичной звезды, на которой находится планета, масса которой составляет около 60 процентов массы Солнца, типичная планета с микролинзированием представляет собой мир, в 10-40 раз превышающий массу Земли.
Для сравнения: Нептун в нашей солнечной системе имеет массу, эквивалентную 17 земным шарам.Результаты предполагают, что холодные миры с массой Нептуна, вероятно, будут наиболее распространенными типами планет за пределами так называемой линии снега, точки, где вода оставалась замороженной во время формирования планет. В Солнечной системе линия снега, как полагают, находилась примерно в 2,7 раза больше среднего расстояния Земли от Солнца, поэтому сегодня она находится в середине главного пояса астероидов.Документ с подробным описанием результатов был опубликован в The Astrophysical Journal 13 декабря.
«За пределами линии снега материалы, которые были газообразными ближе к звезде, конденсируются в твердые тела, увеличивая количество материала, доступного для начала процесса построения планеты», — сказал Сузуки. «Мы думаем, что именно здесь планетарное образование было наиболее эффективным, и это также область, где микролинзирование наиболее чувствительно».Широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп НАСА (WFIRST), запуск которого запланирован на середину 2020-х годов, проведет обширное исследование с помощью микролинзирования.
Астрономы ожидают, что он предоставит определения массы и расстояния тысяч планет, завершив работу, начатую Кеплером, и предоставит первую галактическую перепись свойств планет.Исследовательский центр Эймса НАСА руководит миссиями Кеплера и К2 для Управления научных миссий НАСА. Лаборатория реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния, руководила разработкой миссии Кеплера. Ball Aerospace Technologies Corporation управляет системой полета при поддержке Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере.
Управление WFIRST осуществляется в Годдарде при участии JPL, Научного института космического телескопа в Балтиморе, Центра обработки и анализа инфракрасного излучения, также в Пасадене, и научной группы, состоящей из представителей исследовательских институтов США по всей стране.Для получения дополнительной информации о том, как НАСА Kepler работает с наземными усилиями, включая группы MOA и OGLE, для поиска планет с помощью микролинзирования, посетите:https://www.nasa.gov/feature/ames/kepler/searching-for-far-out-and-wandering-worlds/Видео по теме: https://youtu.be/qzlR3kBCLYM