В Млечния път са открити трилиони „блуждаещи“ планети

На 29 октомври 2020 гoдина астрономът Пшемек Мроз от Варшавския университет заедно с международен екип от учени направи сензационно откритие: За първи е регистриран слаб светлинен сигнал от центъра на нашата галактика, който на пръв поглед изглежда незабележим. Този сигнал обаче (обозначен като OGLE-2016-BLG-1928) е първото надеждно откритие на планета, сравнима по размер със Земята, но непривързана към никоя звезда.

Такива планети, наречени „блуждаещи“ се носят свободно в пространството между звездите и тяхното съществуване дълго време оставаше само хипотеза.

За Мроз това откритие е сбъдната мечта за един учен. Трудно е да не изпитваш вълнение, когато откриеш нещо наистина ново, казва Мроз и добавя, че именно заради такива моменти се е посветил на науката, а това откритие се оказало точно това, което той е целял да постигне.

През последното десетилетие няколко независими проекта за наблюдение на небето откриха доказателства за съществуването на масивни планети с размери, сравними с тези на Юпитер, които се носят сами в пространството. Откритието на OGLE-2016-BLG-1928 обаче е първото доказателство, че в космическото пространство може да съществуват и планети с размери, подобни на тези на Земята. През 2020 година друг екип, работещ по проекта MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) откри и втора подобна планета – MOA-9y-5919.

Заедно тези открития предполагат, че блуждаещите планети представляват цял, неизвестен досега клас небесни тела.

Тези открития потвърждават, че в нашата галактика може да има огромен брой такива свободно плаващи планети. Изчислено е, че на всяка звезда може да има до седем такива обекта, което води до зашеметяващото заключение, че само в Млечния път може да има трилиони такива планети. Тези цифри будят страхопочитание, особено като се има предвид, че доскоро дори не сме подозирали за съществуването им.

Нещо повече, броят на блуждаещите планети вероятно надвишава броя на обикновените планети като Земята, които обикалят около своите звезди. Вероятно е познатите ни светове да са изключения от общото правило.

Този изключителен брой блуждаещи планети показва, че процесът на формиране на планетите може да бъде изключително хаотичен. Много от тях са изхвърлени в космическото пространство почти веднага след образуването си. Това означава, че много потенциално обитаеми планети могат да се окажат студени и безжизнени, лишени от топлината на своите звезди. В същото време някои екзобиолози изказват хипотезата, че някои видове такива планети могат да служат като вектори на живот, разпространявайки го в междузвездното пространство.

Откриването на блуждаещи планети също така подчертава степента, до която съвременните технологии ни позволяват да надникнем в скрити досега кътчета на Вселената. Тези обекти не излъчват светлина и не хвърлят сенки, което ги прави практически невидими за пряко наблюдение. Единственият начин да бъдат открити е по начина, по който гравитационното им поле изкривява светлината на други звезди. Гравитационното привличане на планетата може да действа като леща, като за кратко време усилва светлината на по-отдалечени звезди, както се е случило с OGLE-2016-BLG-1928. Това явление, наречено гравитационен микроленсинг е трудно за откриване, но предоставя уникални данни.

Всъщност откриването на такива планети е възможно само благодарение на микроленсинга, който е единственият метод за откриването им.

Изследванията в областта на микроленсига са се развили значително от началото на 90-те години на миналия век, с по-големи CCD масиви, по-бързи електронни системи и подобрен софтуер, който помага за филтриране на фалшивите сигнали. Тези усилия доведоха до откриването на по-малко от дузина вероятни блуждаещи планети, но предстоящият космически телескоп на НАСА, наречен в чест на Нанси Грейс Роман обещава да преобърне представите за тази област. Изстрелването му е планирано за 2027 година. Той ще проведе първото специализирано изследване на микроленсинга, като използва 2,4-метрово огледало и усъвършенствани инфрачервени детектори за сканиране на големи области от небето. Очаква се до 2032 година броят на известните блуждаещи планети да се увеличи 100-кратно.

Събирането на данни от новия телескоп ще се допълва от наблюдения от други космически и наземни обсерватории, най-вече от китайския космически телескоп „Earth 2.0“, чието изстрелване е планирано за 2028 година.

Тези проекти би трябвало да са важен етап в изследванията на екзопланети, но има един проблем: данните от телескопа на НАСА ще бъдат незабавно достъпни за цялата световна научна общност, докато данните от Earth 2.0 вероятно ще останат затворени за известно време.

Това създава някои усложнения, тъй като китайските астрономи и техните международни колеги, които имат достъп и до двата телескопа могат да получат значително предимство в изследванията си пред останалите учени.

Откриването на блуждаещи планети също така поставя под въпрос установените идеи за това как се формират планетите. Идеята, че планетите, включително Земята, са се образували от облак мъглявина около младото Слънце, е предложена за първи път от шведския философ Емануел Сведенборг през 1734 гoдина. През годините тази хипотеза е претърпяла множество промени и уточнения, като са взети предвид новите открития в областта на гравитацията, турбулентността и атомната физика. Основната идея обаче остава същата: Слънчевата система еволюира от хаос към ред, а планетите се формират в сегашния си вид около Слънцето.

Този възглед обаче започва да се руши през 1995 година, когато швейцарски астрономи откриват първата известна планета около звезда, подобна на Слънцето. Откритият от тях свят не отговаряше на много от стандартните теории за това как се раждат планетите. С откриването на горещи юпитери, намиращи се твърде близо до своите звезди, учените стигнаха до заключението, че такива планети трябва да са се образували на значително разстояние и след това да са мигрирали по-близо до звездата чрез хаотични процеси. Тези открития доведоха до преразглеждане на много традиционни идеи за формирането на планетите.

Появата на блуждаещите планети, както и откриването през 2017 година на 1I/Oumuamua – първият междузвезден обект, наблюдаван в нашата Слънчева система подкрепят хаотичната теория за образуването на планетите.

Този обект вероятно е фрагмент, изхвърлен от друга звездна система, своеобразна по-малка версия на странстваща планета. Това откритие подсказва, че във Вселената може да има много такива свободно блуждаещи обекти и техният брой може да надхвърля значително броя на планетите, прикрепени към звездите.

Наблюдението на такива планети изисква напреднала технология. Единственият начин да ги открием е чрез наблюдение на гравитационния микроленсинг, който ни позволява да „усетим“ присъствието на планета по начина, по който тя изкривява светлината на по-отдалечените звезди. Усъвършенстването на технологиите, като например CCD детекторите, които могат да улавят слаби промени в яркостта на звездите играе огромна роля в този процес.

Няколко големи проекта, като OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) и KMTnet (Korea Microlensing Telescope Network) направиха възможни такива наблюдения. Тези проекти дават възможност да се наблюдават милиони звезди едновременно и да се регистрират редки микроленсинг събития, които могат да показват преминаване на планета между звездата и наблюдателя.

На хоризонта се задава нов етап в астрономическите изследвания – с пускането на телескопа на НАСА и китайския му аналог Earth 2.0 учените ще могат да направят първото пълно преброяване на блуждаещите планети в нашата галактика.

Това събитие обещава да се превърне в крайъгълен камък в историята на науката, разкривайки ни скрити досега тайни на Вселената и позволявайки ни да преразгледаме много утвърдени идеи за формирането на планетите. Така или иначе, следващите години обещават да бъдат вълнуващи за астрономията.