Самая большая коллекция свободно плавающих планет обнаружена в Млечном Пути

Исследователи обнаружили группу свободно плавающих планет – планет, не вращающихся вокруг звезды – в соседней области Млечного Пути, известной как звездная ассоциация OB Верхнего Скорпиона. По крайней мере, 70 и целых 170 из этих планет размером с Юпитер были обнаружены путем изучения данных более чем 20-летних наблюдений. Первые свободно плавающие планеты были обнаружены в 1990-х годах, но последние открытия почти удвоили общее количество известных.

Впечатление художника от свободно плавающей планеты. Используя наблюдения и архивные данные из нескольких обсерваторий NSF NOIRLab, а также наблюдения с телескопов по всему миру и на орбите, астрономы обнаружили не менее 70 новых свободно плавающих планет – планет, которые блуждают в космосе без родительской звезды – в соседнем регионе.n Млечного Пути, известный как звездная ассоциация Верхнего Скорпиона OB. Кредит: NOIRLab / NSF / AURA / J. да Силва

Чтобы найти эти планеты, первый автор исследования, Нурия Мирет-Ройг из Лаборатории астрофизики Бордо при Университете Бордо во Франции, вместе с группой астрономов использовала наблюдения и архивные данные ряда крупных обсерваторий, в том числе объекты от NOIRLab NSF, телескопы Европейской южной обсерватории, телескоп Канада-Франция-Гавайи и телескоп Субару, что составляет 80 000 широкоугольных изображений за 20 лет наблюдений.

Эрве Боуи, астроном из Лаборатории астрофизики Бордо и руководитель проекта исследования, говорит, что открытие такого количества свободно плавающих планет было бы невозможным без доступа к архиву астрономических данных NOIRLab и научной платформе Astro Data Lab. работает в Центре общественной науки и данных (CSDC).

Данные включают 247 изображений, полученных с помощью сверхширокоугольного инфракрасного тепловизора NEWFIRM в Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) в Аризоне, 1348 изображений, полученных с того же прибора NEWFIRM после того, как он был перемещен в Межамериканскую обсерваторию Серро Тололо (CTIO) в Чили. 2214 изображений с инфракрасного порта Imager, который ранее работал на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко в CTIO, и 3744 изображения с камеры темной энергии.

«Сокровищница, доступная в архиве астрономических данных NOIRLab, сыграла фундаментальную роль в этом исследовании, – говорит Боуи. «Нам нужны были очень глубокие и широкопольные изображения как в оптическом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне, охватывающие длительную временную базу. Таким образом, камера Dark Energy и NEWFIRM оказались очень привлекательными для нашего проекта, потому что они являются одними из самых чувствительных камер с широким полем поля в мире ».

Камера темной энергии, одна из самых высокопроизводительных в мире широкоугольных ПЗС-формирователей изображений, была разработана для исследования темной энергии, финансируемого Министерством энергетики (DOE). Она была построена и протестирована в Фермилаборатории Министерства энергетики, а в период с 2013 по 2019 год она эксплуатировалась Министерством энергетики и Национальным научным фондом (NSF). В настоящее время камера темной энергии используется в программах, охватывающих широкий спектр научных дисциплин. Анализ данных Обзора темной энергии поддерживается Министерством энергетики и Национальным фондом безопасности.

«Этот проект демонстрирует невероятную важность предоставления доступа к архивным данным с разных телескопов не только в США, но и во всем мире», – говорит Крис Дэвис, руководитель программы Национального научного фонда NOIRLab NSF. «NOIRLab и, в частности, CSDC упорно трудились над тем, чтобы реализовать это в течение ряда лет, и продолжают делать это при поддержке NSF».

Свободно плавающие планеты входят в ассоциацию Upper Scorpius OB, которая находится на расстоянии 420 световых лет от Земли. В этом регионе находится ряд самых известных туманностей, в том числе облако Ро Змееносца, Туманность Трубка, Барнард 68 и Угольный Мешок.

Свободно плавающие планеты в основном были обнаружены с помощью обзоров с помощью микролинзирования, в ходе которых астрономы наблюдают за коротким случайным совпадением экзопланеты и звезды на заднем плане. Однако события микролинзирования происходят только один раз, поэтому последующие наблюдения невозможны.

Эти новые планеты были открыты другим методом. Эти планеты, прячущиеся вдали от освещающих их звезд, обычно невозможно отобразить. Однако Мирет-Ройг и ее команда воспользовались тем фактом, что через несколько миллионов лет после своего образования эти планеты все еще достаточно горячие, чтобы светиться, что делает их непосредственно обнаруживаемыми чувствительными камерами на больших телескопах. Команда Мирет-Ройг использовала 80 000 наблюдений для измерения света всех членов ассоциации в широком диапазоне длин волн в оптическом и ближнем инфракрасном диапазоне и объединила их с измерениями того, как они движутся по небу.

«Мы измерили крошечные движения, цвета и яркость десятков миллионов источников на большой площади неба», – объясняет Мирет-Ройг. «Эти измерения позволили нам надежно идентифицировать самые слабые объекты в этом регионе».

Это открытие также проливает свет на происхождение свободно плавающих планет. Некоторые ученые считают, что эти планеты могут образоваться в результате коллапса газового облака, которое слишком мало, чтобы привести к образованию звезды, или что они могли быть выброшены из своей родительской системы. Но каков действительный механизм, остается неизвестным.

Модель выброса предполагает, что количество свободно плавающих планет размером с Землю может быть даже больше. «Свободно плавающие планеты с массой Юпитера изгнать сложнее всего, а это означает, что может быть даже больше свободно плавающих планет с массой Земли, блуждающих по галактике», – говорит Мирет-Ройг.

Ожидается, что обсерватория Веры К. Рубин сможет найти гораздо больше свободно плавающих планет, когда в этом десятилетии начнет свою научную деятельность.