Сколько планет в нашей Галактике? Еще недавно ответ на этот очень важный вопрос лежал в области догадок. Двадцать лет назад нам была известна только одна планетная система в Галактике — наша собственная. Что касается планетных систем других звезд, то мы могли лишь с разной степенью уверенности предполагать их существование. Лишь некоторые разрозненные соображения, связанные как с развитием нашей Солнечной системы, так и с эволюцией Вселенной, указывали на то, что и вокруг других звезд должны существовать планеты, подобные Земле, Марсу или Юпитеру.

В 1995 году была открыта первая планета вокруг нормальной звезды (звезды Главной последовательности), а теперь в копилке астрономов числится более 700 достоверно подтвержденных планет у других звезд. У некоторых из этих очень далеких тел ученые сумели изучить спектр и даже проанализировать их атмосферы! И все же, несмотря на впечатляющие успехи наблюдательной астрономии, оценить общее количество планет в Галактике до самого последнего времени не представлялось возможным.

земноподобная планета

Далекая сестра Земли. Сколько таких планет в Галактике? Источник: ESO

Дело в том, что наиболее успешные в настоящее время способы обнаружения экзопланет (так называют планеты вне Солнечной системы) имеют свои ограничения. Сегодня большинство экзопланет найдено путем анализа гравитационного воздействия планеты на свою звезду, либо по ослаблению света звезды в момент, когда планета проходит между звездой и наблюдателем и происходит небольшое затмение звезды (такие планеты называются «транзитными»). Оба эти метода оказываются гораздо более чувствительны к тем планетам, которые либо имеют большую массу, либо расположены близко к своей звезде, либо совмещают оба этих свойства. Поэтому многие планеты остаются незамеченными. Срабатывает эффект наблюдательной селекции, из-за которого статистический подсчет общего числа планет в Галактике дает большую погрешность.

Поэтому астрономы осуществили поиск экзопланет совершенно другим методом — методом гравитационного микролинзирования. Эта техника позволяет обнаруживать планеты в широком диапазоне масс, и такие, которые лежат гораздо дальше от своих звезд, что позволяет более точно оценить общее число планет в нашей звездной системе. Результаты кропотливого шестилетнего труда международной группы изложены в статье, которая была опубликована в журнале Nature в 2012 году, а также в специальном пресс-релизе Европейской южной обсерватории.

Вот что в нем говорится.

«Арно Кассан (Arnaud Cassan, Institut dʼAstrophysique de Paris), ведущий автор статьи в Nature, объясняет: «Мы искали признаки существования экзопланет по накопленным за шесть лет данным наблюдений явлений микролинзирования. Полученные нами результаты замечательным образом свидетельствуют о том, что в нашей Галактике планет больше, чем звезд. Мы также обнаружили, что более легкие планеты, которые можно назвать «сверх-Землями» или «холодными Нептунами», должны встречаться чаще, чем более тяжелые».

Астрономы использовали наблюдательные данные, предоставленные группами PLANET и OGLE. Эти наблюдения позволяли зарегистрировать экзопланеты на основании следующего физического эффекта: гравитационное поле центральной звезды в сочетании с полем планет, возможно, окружающих эту звезду, действует как линза, усиливающая блеск звезды фона. Если у звезды, которая служит гравитационной линзой, имеется планета, то эта планета может внести заметный вклад в увеличение блеска фоновой звезды.

Жан-Филипп Болье (Jean-Philippe Beaulieu, Institut d’Astrophysique de Paris), руководитель совместного исследовательского проекта PLANET, добавляет: „Совместный проект PLANET был задуман с целью отследить перспективные события микролинзирования при помощи всемирной сети телескопов, размещенных в южном полушарии, от Австралии и Южной Африки до Чили. Телескопы ESO внесли в эту базу данных огромный вклад“.

Микролинзирование – очень мощный инструмент, с помощью которого потенциально возможно регистрировать экзопланеты, необнаружимые никакими другими методами. Но для того, чтобы заметить событие микролинзирования, требуется очень редко встречающееся взаимное расположение фоновой и линзирующей звезды. А чтобы при этом можно было зарегистрировать наличие планеты, вдобавок к этому необходима определенная ориентация планетной орбиты.

Хотя по этим причинам поиск планет методом микролинзирования – задача очень непростая, во всем массиве данных, накопленных за шесть лет в проектах PLANET и OGLE, было зарегистрировано три экзопланеты: «сверхземля» и две планеты с массами, сравнимыми с массами Нептуна и Юпитера. При ограничениях метода микролинзирования это впечатляющий улов! Либо астрономам так невероятно повезло с этими тремя планетами, будто они выиграли миллион в рулетку, либо планеты так распространены в Млечном Пути, что наткнуться на них — дело почти неизбежное

Следующим шагом исследователей было объединение информации о трех удачных случаях обнаружения экзопланет с еще семью обнаружениями, сделанными ранее, а также с огромным количеством случаев в шестилетнем объеме данных, когда экзопланет обнаружено не было — эти гораздо более многочисленные неудачные исходы измерений в статистическом смысле так же важны, как и немногочисленные удачные. Статистический анализ привел к выводу, что одна из каждых шести исследованных звезд обладает планетой с массой, сравнимой с Юпитером, у половины звезд имеются планеты размеров Нептуна, и у двух третей звезд есть сверхземли. Обзор был чувствителен к планетам в диапазоне расстояний между 75 миллионами и 1.5 миллиардами километров от центральной звезды (в Солнечной системе это соответствует интервалу расстояний, в котором находятся орбиты всех планет от Венеры до Сатурна) и с массами в диапазоне от пяти масс Земли (сверхземли) до десяти масс Юпитера».

И все же: сколько планет в нашей Галактике?

Полученные результаты свидетельствуют, что среднее число планет вокруг случайно взятой звезды в нашей Галактике больше одной. И бо́льшая часть этих планет — сверхземли. Если вспомнить, что в Млечном Пути сотни миллиардов звезд, то речь идет о сотнях миллиардах и даже триллионах планет!

«Когда-то мы думали, что Земля может быть уникальным объектом в Галактике. Но сейчас похоже на то, что вокруг звезд Млечного Пути обращаются буквально миллиарды планет с массами, близкими к массе Земли»
— заключает Дэниел Кубас (Daniel Kubas), второй ведущий соавтор статьи.

Планеты – правило, а не исключение.

Сколько планет в галактике

Эта забавная иллюстрация подчеркивает, насколько распространены планеты в нашей Галактике. В среднем каждая звезда имеет одну или более планет с массой от 5 масс Земли и выше. А сколько существует планет меньшей массы, например, таких, планет, как Земля? Судя по всему, еще больше. Но точные оценки астрономам еще только предстоит провести. Фото: ESO/M. Kornmesser