У Андромеды есть планета

Астрономы обнаружили первую планету в другой галактике. Группа ученых, среди которых есть россиянин, именно таким образом интерпретирует зарегистрированные еще в 2004 году изменения в кривой блеска у одной из звезд в галактике M31 — Туманности Андромеды.

Вопрос существования планет у других звезд, помимо Солнца, получил свой ответ еще в середине 90-х годов прошлого века. С тех пор астрономы открыли уже порядка трех сотен планет у других звезд нашей галактики, регулярно пополняя соответствующий список.

Поначалу обнаружению поддавались только крупные планеты, массы которых сопоставимы с массой Юпитера — самой крупной планеты в Солнечной системе (радиус Юпитера, как известно, превышает земной в 11 раз, а его масса составляет около 300 масс Земли, что всего в 1000 раз легче Солнца). Но с развитием наблюдательной техники астрономы находили планеты меньшей массы. Правда, найти планету, похожую на Землю по размерам, пока не удалось. Они лишь вплотную приблизились к обнаружению «двойника Земли», когда в конце апреля нашли планету с массой, всего в 1,9 раза превышающей земную.<1>

Но все планеты, не входящие в Солнечную систему, были обнаружены у звезд нашей галактики.

Теперь же, по-видимому, человечество знает планету в другой галактике, а именно в M31.

Таков один из результатов работы, опубликованной в MNRAS международной группой ученых. В число авторов вошли астрономы и физики из Италии, Швейцарии, Испании, а также один представитель России — сотрудник московского Института теоретической и экспериментальной физики и Лаборатории теоретической физики имени Н. Н. Боголюбова (Дубна, Московская область) Александр Захаров.

Методы обнаружения внесолнечных планет

Астрономам известны пять основных методов обнаружения внесолнечных планет.

Во-первых, это метод прямых наблюдений - мы можем элементарно увидеть планету рядом с другой звездой, подобно тому, как видим планеты нашей звёздной системы. Впрочем, хотя сфотографировать гигантскую планету у другой звезды таким способом однажды удалось, обнаружена она была другим способом. Тем не менее, развитие телескопов позволяет надеяться, что скоро метод прямых наблюдений станет именно методом обнаружения.

Во-вторых, это доплеровский метод: измеряя смещение линий различных элементов в спектре звезды, астрономы могут заметить периодические изменения её скорости, связанные с обращением светила вокруг центра масс системы звезда-планета. Этот метод особо чувствителен к массивным планетам, расположенным рядом со своими светилами. При этом желательно видеть орбиту системы «с ребра» - в противном случае никаких изменений скорости не будет. Этим методом были открыты большинство внесолнечных планет. Его небольшая модификация - измерение моментов прихода импульсов от пульсаров - работает для этого типа небесных объектов.

Третий метод - астрометрический: астрономы измеряют смещение положения звезды, также вызванное её обращением вокруг общего с планетой центра масс. Выглядит такое смещение, как «виляние» звезды в стороны от средней траектории её перемещения по небу относительно более далёких звёзд. Этот метод также чувствителен к массивным спутникам звезды, однако расположенным, напротив, на относительно большом от неё расстоянии. Кроме того, он работает лишь для близких звёзд. Пока таким методом открывались лишь спутники-звёзды, планеты слишком маломассивны, чтобы вызвать заметное смещение.

Четвёртый метод, активно развивающийся в настоящее время - метод транзитов. Астрономы следят за блеском большого количества звёзд. Если плоскость орбиты планеты пересекает диск звезды, будут происходить регулярные «частные затмения» или прохождения планеты по диску звезды. Хотя заметить крохотный диск планеты на неразличимом в телескоп диске звезды нельзя, блеск звезды чуть ослабнет. Этот метод чувствителен к крупным спутникам, однако требует, чтобы мы смотрели на систему «с ребра»: в противном случае затмений не будет. Данным методом большинство внесолнечных планет открывается в настоящее время.

Пятый метод - гравитационное линзирование. Если звезда с планетой проходит перед какой-то далёкой звездой, блеск последней будет увеличиваться за счёт эффекта гравитационного линзирования. Наличие планеты чётко отметится на кривой блеска в виде дополнительного пика. Так были открыты несколько планет массой, близкой к массе Земли. Кроме того, возможны различные вариации этого метода - например, можно наоборот, искать планету у звезды-источника с помощью расположенной на луче зрения звезды-линзы. Недостаток этого метода - единичность каждого события. Поймав одно событие гравитационного линзирования, от данной звезды-линзы, следующего события нужно ждать очень долго.

Работа основана на методе поиска планет у других звезд через гравитационное линзирование. Суть метода состоит в следующем: если звезда с планетой проходит перед какой-то далёкой звездой, блеск последней будет увеличиваться за счёт эффекта гравитационного линзирования, и наличие планеты чётко отметится на кривой блеска в виде дополнительного пика.

Большая часть работы посвящена подробному описанию возможности обнаружения планет методом гравитационного линзирования в конкретной галактике — М31, знаменитой Туманности Андромеды.<3>

Хотя эта галактика и является ближайшей крупной для нашего Млечного Пути, расстояние до нее не маленькое — порядка 772 кпк, то есть свет от нее летит 2,5 млн лет.

Современное развитие наблюдательной техники не позволяет на таком расстоянии хорошо разглядеть объекты в M31, так как на изображении на ПЗС-матрице они в лучшем случае будут составлять несколько пикселей. Впрочем, и этого оказывается достаточно, чтобы обнаруживать планеты с минимальной массой 20 земных масс.

Тем более что метод, предложенный авторами вышеуказанной работы, будет давать результат на более далеких расстояниях, чем можно было бы добиться простыми наблюдениями в наземные телескопы.

В качестве практического применения своей методики авторы изучили отклонения в кривой блеска звезды PA-99-N2, которые были описаны еще в 2004 году в работах большой группы ученых, которые провели ряд наблюдений галактики M31 на группе телескопов имени Исаака Ньютона на Канарских островах. Тогда авторы предполагали, что отклонения связаны с тем, что звезда является двойной. Но метод, описанный Александром Захаровым и его коллегами, дает возможность предположить, что скачки в кривой блеска вызваны существованием у звезды PA-99-N2 планеты массой 6,34 массы Юпитера.

Если это предположение подтвердится, то это будет первая открытая планета, находящаяся вне пределов нашей галактики.

В свете большого количества недавних наблюдений M31 авторы выражают надежду на то, что вскоре с помощью их метода в этой галактике будут открыты и другие планеты. Судя по всему, ждать действительно осталось недолго.