За последние 16 лет астрономы обнаружили и подтвердили существование порядка тысячи экзопланет (планет вне Солнечной системы), а также начали изучение их спектра и атмосфер. Хотя изучение свойств отдельных экзопланет представляет неоспоримую ценность, существует и более общий вопрос: насколько планеты типичны для Млечного Пути?
Большая часть известных на сегодня экзопланет были либо найдены по гравитационным эффектам, оказываемым планетой на «свою» звезду, либо «пойманы» так называемым методом транзитов (который использует, в частности, телескоп Kepler) — по отбрасываемой тени при прохождении непосредственно перед звездой. Обе методики более чувствительны к планетам, которые либо имеют большую массу, либо располагаются на близких к звезде орбитах (еще лучше, когда у них есть и то и другое). Не подходящие под эти критерии планеты вряд ли будут обнаружены этими методами.
Масштабные поиски, о которых рассказывает новая статья, опубликованная в последнем номере журнала Nature, проводились совершенно другим методом — гравитационным микролинзированием.
Этот метод позволяет искать планеты всего диапазона масс, а также находящиеся очень далеко от звезд.
Астрономы использовали наблюдения, сделанные проектами PLANET и OGLE. Гравитационное поле звезд-хозяек в сочетании с возможным гравитационным полем планет работает как линза, увеличивающая свет «фоновой» звезды. Если вокруг звезды, служащей линзой, вращается планета, последняя вносит заметный вклад в увеличение яркости фоновой звезды.
Впрочем, хотя микролинзирование и представляет собой очень мощный метод, потенциально позволяющий регистрировать экзопланеты, которые нельзя «видеть» никаким другим путем, шанс застать нужную ориентацию фоновой и линзирующей звезды не так велик, а без него искомый эффект не возникает. Кроме того, необходимо, чтобы совпала и особая ориентация планеты. В результате находка планеты с помощью микролинзирования оказывается непростой задачей.
За шесть лет в выборке из 500 звезд методами PLANET и OGLE удалось зафиксировать десять событий, свидетельствующих о наличии планет у этих звезд. Несмотря на такое маленькое число, для микролинзирования это впечатляющий успех.
Это означает одно из двух: или астрономам сопутствовала невероятная удача, или планеты в Млечном Пути так многочисленны, что где-нибудь да окажется удачное стечение обстоятельств для их наблюдения.
Обобщив полученные данные с вероятностью наблюдения событий микролинзирования, астрономы установили, что в среднем каждая шестая звезда имеет планету размером с Юпитер; половина звезд имеют планету с массой Нептуна и две трети звезд обладают «суперземлями». В исследовании «участвовали» планеты, находящиеся в 75 млн — 1,5 млрд км от своих звезд (в Солнечной системе этим условиям отвечают планеты от Венеры до Сатурна) и с массами от пяти масс Земли до десяти масс Юпитера. Полученные данные позволяют достаточно уверенно утверждать, что среднее число планет, вращающихся вокруг любой звезды, составляет больше единицы (в работе приводится коэффициент 1,6).
То есть планеты у звезд — это скорее правило, чем исключение.
«Мы привыкли считать, что Земля может быть единственной и неповторимой во всей нашей Галактике. Однако теперь мы видим, что в Млечном Пути вокруг звезд могут вращаться миллиарды сходных планет», — заключает Даниэль Кубас, соавтор работы.
«Мы искали свидетельства существования экзопланет в течение шести лет с помощью микролинзирующих наблюдений, — объясняет Арно Кассан, ведущий автор работы из Парижского института астрофизики. — Интересно, что наши данные показывают, что планеты — более многочисленное «население» нашей Галактики, чем звезды.
Мы также обнаружили, что более легкие планеты — так называемые «суперземли» — более распространены, чем их более тяжелые собратья».
Жан-Филипп Болю из того же института, лидер коллаборации PLANET, добавил, что она была создана для «исследований событий микролинзирования, зарегистрированных телескопами, расположенными в южном полушарии Земли от Австралии и Южной Африки до Чили». Он также отметил, что огромный вклад в эти наблюдения внесли телескопы Европейской южной обсерватории (ESO).