Планеты-изгои: одинокие миры, странствующие по галактике

У большинства планет есть звезда, вокруг которой они обращаются. Но астрономы знают и о другом классе миров — планетах-изгоях, которые не связаны гравитацией ни с одной звездой. Они самостоятельно движутся через межзвездное пространство, обращаясь вместе со всей галактикой вокруг ее центра.

Такие планеты практически не получают света от звезд и потому остаются чрезвычайно трудными для наблюдения. Тем не менее ученые предполагают, что их в Млечном Пути может быть огромное количество — возможно, сотни миллиардов.

Как планеты становятся одинокими

Планеты-изгои, скорее всего, не рождаются «свободными». Многие из них могли сформироваться в обычных звездных системах, а затем быть выброшены из них. Молодая планетная система представляет собой довольно хаотичное место. Крупные планеты взаимодействуют друг с другом, меняют орбиты и испытывают взаимное гравитационное воздействие. Иногда такой обмен энергией заканчивается тем, что одна из планет получает достаточно большую скорость, чтобы навсегда покинуть родную систему.

Не исключено, что нечто подобное происходило и в ранней Солнечной системе. Некоторые модели ее формирования лучше работают, если предположить существование пятой планеты-гиганта, похожей на Уран или Нептун. Позднее гравитационные взаимодействия могли выбросить ее в межзвездное пространство. Если это действительно произошло, определить местонахождение такого мира сегодня практически невозможно.

Как обнаружить планету, которой не видно

Обычные способы поиска экзопланет здесь не работают. Ученые часто обнаруживают планеты по тому, как они заставляют свою звезду слегка двигаться, или по падению яркости звезды во время прохождения планеты перед ее диском. У планеты-изгоя звезды просто нет. Молодые свободные планеты можно искать по инфракрасному излучению: после формирования они еще сохраняют значительное внутреннее тепло. Но по мере охлаждения такой мир становится практически невидимым.

Для старых и холодных объектов помогает другой эффект — гравитационное микролинзирование. Если планета случайно проходит между Землей и далекой звездой, ее гравитация искривляет пространство-время и немного изменяет путь звездного света. Наблюдатель фиксирует кратковременное изменение яркости звезды и по этому сигналу может предположить существование невидимого объекта.

Сколько их может быть

Одни из первых кандидатов на роль свободно плавающих планет обнаружили еще в конце 1990-х годов. А в 2011 году исследование событий микролинзирования привело к гораздо более масштабной оценке: в Млечном Пути могут существовать сотни миллиардов планет без звезд.

Это число остается дискуссионным. Некоторые обнаруженные объекты могли оказаться коричневыми карликами или планетами, которые просто находятся на очень больших расстояниях от своих звезд. Тем не менее последующие наблюдения продолжили указывать на то, что планеты-изгои действительно могут быть очень распространенными.

Может ли одинокая планета сохранить тепло

Самое неожиданное в этой истории заключается в том, что отсутствие звезды не обязательно означает полностью мертвый и промерзший мир.Планета продолжает получать тепло из собственных недр. Внутри нее идет радиоактивный распад, а крупные тела могут сохранять энергию, оставшуюся после формирования. Если у планеты есть достаточно плотная водородная атмосфера, она способна дополнительно удерживать это тепло.

Поэтому поверхность может быть покрыта льдом, тогда как глубоко под ней сохраняется жидкая вода. Еще в 1999 году планетолог Дэвид Стивенсон показал, что выброшенная из звездной системы планета земной массы при определенных условиях может сохранять жидкую воду. Особенно интересен сценарий с подповерхностным океаном, который защищен от космического холода толстым слоем льда.

Океан без солнца

Такая возможность заставляет пересмотреть само понятие обитаемости. При поиске жизни за пределами Земли астрономы обычно обращают внимание на планеты, находящиеся в так называемой обитаемой зоне — области вокруг звезды, где температура может позволять существовать жидкой воде на поверхности.

Для планеты-изгоя такой зоны нет. Но если вода находится под поверхностью и получает энергию от недр, звезда ей вообще не нужна. На Земле существуют организмы и экосистемы, способные получать энергию из химических реакций, а не непосредственно от солнечного света. Поэтому теоретически подледный океан планеты-изгоя нельзя сразу исключать из списка потенциальных мест для жизни.

Это пока остается гипотезой: наличие жидкой воды еще не означает наличие биологии. Но сама возможность существования теплых подземных океанов делает эти одинокие миры гораздо интереснее, чем просто холодные каменные или газовые тела.

Скрытое население Млечного Пути

Планеты-изгои постепенно меняют представление о том, каким может быть планетный мир. Они способны существовать без звезды, путешествовать через галактику и, возможно, сохранять тепло и воду глубоко под поверхностью.

Если оценки их количества хотя бы приблизительно верны, в Млечном Пути могут существовать сотни миллиардов миров, которые невозможно увидеть обычными способами. И некоторые из них, несмотря на вечную темноту на поверхности, могут иметь подо льдом собственные океаны.

По материалам National Geographic.