По мнению специалистов, в Млечном Пути может существовать в 20 раз больше планет, не имеющих звезды, чем самих звезд. Обнаружить такие планеты затруднительно, поскольку они не излучают свет. Для их поиска используют метод гравилинзирования, который наиболее эффективен при обнаружении массивных планет, подобных Юпитеру. Тем не менее, недавно удалось выявить еще одну такую одинокую планету, отличающуюся от Юпитера меньшими размерами, сопоставимыми с размерами Земли. Исследователи убеждены, что это лишь первое открытие из целого ряда подобных.
В 2001 году в области звездообразования Ориона астрономы выявили тринадцать тусклых объектов, в несколько раз превышающих массу Юпитера, не были гравитационно связаны с какими-либо звездами и демонстрировали характеристики, свойственные планетам. Подтверждением этой версии являлся и тот факт, что, согласно спектральному анализу, в их атмосферах обнаруживался водяной пар. Их свечение объяснялось их молодостью и высокой температурой. В 2012 году астрономы «поймали» уже взрослую планету-сироту CFBDSIR2149 массой от четырех до семи масс Юпитера. Именно по массе ее определелили как первую подтвержденную планету-бродягу.
Как возникают подобные планеты? Компьютерные модели и теоретические вычисления демонстрируют, что ключевую роль играет масса. Наиболее крупные, превышающие по массе Юпитер, могут формироваться независимо в процессе сжатия газа в областях звездообразования. Эти объекты способны удерживать достаточно тепла, чтобы излучать инфракрасное свечение. Это подтверждается научными исследованиями. В 2023 году ученые сообщили об открытии 540 кандидатов в планеты-сироты в уже упомянутой туманности Ориона и скоплении под названием Трапеция Ориона.
Планеты земной массы, не связанные с центральной звездой, вероятно, отбрасываются на ранних стадиях формирования планетных систем, подобных нашей Солнечной. Недавние расчеты показали, по оценкам ученых, среди планет земной массы, не связанных с какой-либо звездой, должно быть больше, чем среди газовых гигантов, подобных Юпитеру. В целом, по имеющимся данным, в Млечном Пути таких объектов в 20 раз больше, чем звезд. Несмотря на то, что у них нет собственных звезд, по мнению некоторых научных групп, они способны сохранять крупные подземные океаны, поддерживающие бактериальную жизнь, и, возможно, быть долгосрочно обитаемыми. Если расчеты астрономов точны, эти миры могут оказаться наиболее распространенными потенциально обитаемыми планетами во Вселенной.
Обнаружить эти объекты, в особенности обладающие земной массой, крайне затруднительно, поскольку они не испускают мощного собственного излучения. Вместе с тем, как и любые тела, содержащие массу, они деформируют пространство-время, что приводит к искажению света, исходящего от более удалённых объектов.
Именно благодаря такому 42-минутному эпизоду микролинзирования, зафиксированному OGLE-2016-BLG-1928 в 2020 году, астрономы засекли вероятную планету-сироту массой где-то между Марсом и Землей, ближе к Марсу. Если бы этот объект летал вокруг звезды, чей свет был искривлен, это было бы заметно в самом свете звезды. Ученые с уверенностью установили, по результатам анализа не выявлено других звезд в окрестностях, расположенных на расстоянии восьми астрономических единиц от объекта, обозначенного как «бродяга». В пределах нашей Солнечной системы восемь астрономических единиц соответствуют орбите, находящейся между Юпитером и Сатурном. Вероятность того, что небольшая планета вращается на таком значительном удалении от звезды, представляется низкой, что подтверждает гипотезу о том, что данный объект действительно является «бродягой».
Обнаружение этого явления в данных, полученных в рамках «Оптического гравитационно-линзового эксперимента» (OGLE), оказалось скорее случайным. Для выявления подобных событий микролинзирования требуются более обширные обзоры, включающие в себя большое количество звезд. Кроме того, наблюдения должны проводиться систематически, чтобы зафиксировать кратковременные изменения в светимости. Исключительно для сбора подобных данных предназначен космический телескоп TESS, который ведет поиск экзопланет с использованием метода транзитов.
В рамках нового исследования ученые предприняли попытку обнаружения «планет-бродяг» путем анализа событий микролинзирования в данных, полученных телескопом TESS. Для этого был проведен отбор данных о кривых блеска 1,2 миллиона звезд. И предварительный анализ уже принес хороший результат — одну «сироту» земной массы.
«Объект, невидимый для нас, исказил свет звезды TIC-107150013, находящейся на расстоянии 10,4 тысячи световых лет (3,19 килопарсека). Оценка параметров гравитационной «линзы» указывает на то, что ее масса сопоставима с массой Земли, если она расположена примерно в 3,26 тысячи световых лет (один килопарсек) от нас. В случае, если этот «бродяга» находится в пределах 8,4 тысячи световых лет от нас, его масса может быть в десять раз больше массы Земли. Для сопоставления: масса Юпитера составляет 317,8 земных масс. Это подтверждает, что космический телескоп TESS сможет помочь в поиске планет-бродяг в ближайшие годы, а затем эту задачу возьмет на себя обсерватория «Нэнси Грейс Роман».
В 2023 году международная группа астрономов оценила количество планет-бродяг, которые сможет обнаружить космический телескоп «Нэнси Грейс Роман». Работа обсерватории, по планам, должна начаться в 2027 году. По оценке ученых, телескоп сможет обнаружить от 400 до 2,8 тысячи планет-сирот, из которых 151-2308 будут планетами массой 0,1-1 земной массы.