Могут ли существовать планеты за пределами нашей галактики? На сегодняшний день ни одной экзопланеты внегалактического происхождения обнаружить не удалось. Однако астрономы сделали важный шаг в этом направлении — впервые провели масштабный транзитный поиск планет в звёздном потоке, который когда-то принадлежал другой галактике.
Речь идёт о потоке карликовой галактики Стрельца — системе звёзд, оставшихся после её разрушения и постепенного «поглощения» Млечным Путём. Именно этот поток стал объектом детального анализа с использованием данных космического телескопа TESS.
Почему это важно
Большинство известных экзопланет обнаружены внутри Млечного Пути. Их частота — особенно так называемых «горячих юпитеров» — хорошо изучена для звёзд нашей галактики. Горячие юпитеры — это гигантские планеты размером примерно с Юпитер, обращающиеся очень близко к своей звезде, с периодами менее 10 суток.
Для Млечного Пути их распространённость оценивается примерно в 0,4–0,6%. Но что происходит в других галактиках? Могут ли условия формирования планет там отличаться?
Поток Стрельца — уникальная возможность это проверить. Его звёзды имеют внегалактическое происхождение, но находятся достаточно близко, чтобы их можно было изучать современными методами.
Как проводилось исследование
Учёные отобрали 15 176 звёзд главной последовательности из потока Стрельца, которые:
- имеют высокую вероятность принадлежности к потоку,
- обладают радиусами менее 2 радиусов Солнца,
- достаточно яркие для анализа (до Tmag = 17).
Для построения кривых блеска использовались специализированные инструменты обработки данных TESS, позволяющие работать с более тусклыми звёздами, чем те, на которые изначально был рассчитан телескоп.
Поиск транзитов (периодических падений яркости при прохождении планеты по диску звезды) проводился методом Box Least Squares в диапазоне периодов от 0,6 до 10 суток. Это соответствовало классическому определению горячих юпитеров.
Результат: ни одной планеты
Из почти 15 тысяч звёзд был найден лишь один кандидат. Однако дальнейшая проверка показала, что сигнал возник из-за засветки от соседней звезды — вероятно, двойной системы. Таким образом, подтверждённых планет обнаружено не было.
Чтобы понять, что это означает, исследователи провели масштабное тестирование чувствительности: в реальные данные «вставляли» искусственные сигналы планет радиусом 1–2 радиуса Юпитера и проверяли, насколько часто алгоритм их находит.
Это позволило оценить полноту поиска и вычислить верхнюю границу частоты горячих юпитеров в потоке Стрельца.
Верхний предел частоты
Для планет радиусом 1–2 радиуса Юпитера и периодами до 10 суток получена средняя 1σ-оценка верхнего предела распространённости:
менее 1,01%.
Для более коротких орбит (до 4 суток) предел ещё ниже — менее 0,31%.
Это первое в истории ограничение на частоту горячих юпитеров в конкретном внегалактическом звёздном потоке.
Сравнение с шаровыми скоплениями
Авторы сравнили полученные значения с результатами поисков в шаровых скоплениях Млечного Пути.
В скоплении 47 Тукана верхний предел для аналогичных планет составил менее 0,57% (при 68% доверии). В скоплении M4 — менее 0,81% (при 95% доверии).
Для потока Стрельца соответствующие пределы оказались немного ниже:
- <0,37% в параметрах 47 Тукана,
- <0,78% в параметрах M4.
Это говорит о том, что частота горячих юпитеров в внегалактической среде, по крайней мере в этом потоке, не выше, чем в бедных металлами областях гало Млечного Пути.
Роль низкой металличности
Звёзды потока Стрельца в среднем беднее тяжёлыми элементами (металличность около [Fe/H] ≈ –1), чем звёзды диска Млечного Пути.
Известно, что гигантские планеты чаще формируются у звёзд с высокой металличностью. Теоретическая оценка показывает, что при такой низкой металличности ожидаемая частота горячих юпитеров может составлять порядка 0,19%.
Полученный предел (<1,01%) выше этого прогноза, но пока не позволяет окончательно подтвердить или опровергнуть связь между металличностью и частотой планет во внегалактической среде.
Сколько звёзд нужно для открытия?
Исследователи оценили, что при идеальной чувствительности наблюдений для обнаружения хотя бы одной планеты внегалактического происхождения потребуется не менее 11 467 звёзд.
С учётом реальной эффективности обнаружения — уже около 79 тысяч звёзд.
Поток Стрельца — лишь один из множества звёздных потоков гало. Расширение поиска на другие структуры может приблизить астрономов к первому открытию планеты, родившейся за пределами Млечного Пути.
Что это значит для астрономии
Хотя планет в потоке Стрельца найти не удалось, само исследование стало важным шагом:
- впервые проведён транзитный поиск в отдельном внегалактическом потоке;
- получены количественные ограничения на частоту горячих юпитеров;
- показано, что современные данные TESS позволяют работать на пределе чувствительности.
Открытие первой внегалактической экзопланеты остаётся делом будущего. Но теперь ясно: технически это возможно. И следующий крупный анализ звёздных потоков может наконец дать результат, который расширит границы планетной астрономии за пределы нашей галактики.
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
