За гранью видимого: открытие планет-изгоев в Солнечной системы

Внешняя Солнечная система напоминает дикие пределы природы. Она так далека от Солнца, что наши телескопы с трудом могут проникнуть в тайны её дальних уголков. Остаётся лишь гадать, какие загадочные объекты скрыты в этом планетарном пространстве.

Мы знаем, что за орбитой Нептуна простирается поле маленьких ледяных камней, известное как пояс Койпера. В этом поясе обитают карликовые планеты, такие как Плутон, Эрида и Хаумеа. Далее, ещё дальше, расположено гипотетическое Облако Оорта — огромное сферическое облако из мелких камней, охватывающее всю Солнечную систему. Его истинный размер остаётся загадкой.

Считается, что именно здесь формируются долгопериодические кометы Солнечной системы, но что ещё могут скрывать эти дальние просторы?

Одной из захватывающих возможностей является существование планет — не просто планет, а планет из других звёздных систем.

Теперь астрофизик-теоретик Амир Сирадж из Принстонского университета подсчитал, сколько инопланетных миров может быть скрыто от нашего взора. По его оценкам, на математическом уровне в нашей Галактике могло существовать 1,2 планеты с массой большей, чем у Марса, 2,7 с массой, сопоставимой с Марсом, и 5,2 с массой, приблизительно равной массе Меркурия. Эти результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Это лишь обоснованные предположения, основанные на других предположениях, но идея существования скрытых миров, прибывших из далёких звёзд, невероятно захватывает воображение.

Всё началось с обнаружения так называемых свободно блуждающих планет, или планет изгоя, впервые зафиксированных ещё в 2000 году. Это планеты, которые оторвались от своих звёзд и были изгнаны из своих родных систем, чтобы скитаться по Галактике. По предположениям, гравитационные воздействия могут легко создать необходимую нестабильность, заставляя эти планеты бродить в космосе.

Насколько распространено это явление, остаётся неясным, но мы становимся всё более и более способными в обнаружении этих одиночек, что улучшает точность оценок их численности.

Ещё более захватывающей является идея того, что эти планеты не обязательно останутся свободными. Если они пройдут слишком близко к звезде, их гравитация может быть захвачена. Это явление, хоть и в меньшей степени, наблюдалось и в нашей Солнечной системе: Юпитер, кажется, является настоящим гравитационным магнатом, привлекающим в себя космические камни.

Сирадж интересовало, какова вероятность того, что подобное случится с Солнцем. Он начал с оценки количества свободно блуждающих планет в Млечном Пути и процента звёзд, которые могут захватывать эти планеты. Используя эти данные, он рассчитал вероятность того, что такие планеты пройдут вблизи Солнечной системы настолько близко, чтобы быть захваченными гравитацией Солнца.

Его вычисления показали, что существует довольно высокая вероятность того, что где-то между массой Меркурия и Земли существует планета, одиноко блуждающая в холоде и тьме.

"Основываясь на прямых теоретических предположениях, мы показали, что планеты земной группы, захваченные изгоями, вероятно, существуют во внешней части Солнечной системы", — пишет он. "Будущие исследования должны включать в себя более детальное моделирование захвата и удержания свободно блуждающих планет, а также планет, связанных с другими звёздами. Кроме того, моделирование может пролить свет на распределение вероятностей для орбитальных параметров и местоположение захваченных звёзд на небесной сфере".

Будущие работы также должны изучить другие методы наблюдения за захваченными планетами.

Он добавляет, что если кто-то окажется в достаточно удачном положении на небе, мы сможем обнаружить его с помощью Веры К. Рубин, обсерватории, которая в настоящее время строится в Чили и, ожидается, начнет свою научную работу в 2025 году.