Гравітаційне мікролінзування дає змогу знаходити планети там, куди не дістають транзитний метод і метод променевих швидкостей. Нова робота описує чотири такі планети: масою від 0,2 до 2,5 маси Юпітера, на відстані від 0,7 до 6 а.о. від своїх зір. Усі вони лежать на лінії снігу або за нею. Стаття вийшла в The Astronomical Journal (том 172, випуск 2) у відкритому доступі.

Планети виявили в подіях OGLE-2016-BLG-0261, KMT-2025-BLG-0026, KMT-2025-BLG-0030 і KMT-2025-BLG-2272. Для першої з них у тексті також вжито позначення KMT-2016-BLG-1679.

Як побачити планету за допомогою чужої зорі

Мікролінзування працює так. Коли між нами й далекою зорею проходить інший об'єкт, його гравітація підсилює світло зорі. Крива блиску плавно зростає й спадає. Якщо передня зоря має планету, на цій кривій з'являється коротка аномалія. У всіх чотирьох подіях сигнал мав саме такий вигляд.

Аномалії моделювали як систему з двох лінз і одного джерела світла. Модель має сім основних параметрів. Три з них описують просту подію: момент найближчого проходження, мінімальну відстань між лінзою й джерелом та час Ейнштейна, тобто тривалість події. Ще чотири описують подвійну лінзу та розмір зорі-джерела. Це проєкційна відстань між компонентами, відношення їхніх мас, кут траєкторії та кутовий радіус джерела. Відношення мас у всіх чотирьох системах близько 1:1000.

Спершу астрономи перебирали сітку значень відстані, відношення мас і кута, бо саме вони визначають форму каустик (ліній, на яких підсилення світла різко зростає). Так вдалося знайти різні локальні розв'язки, зокрема ті, що виникають через виродження. Знайдені кандидати далі уточнювали.

Які телескопи дали дані

Спостерігали три огляди. KMTNet має три однакові телескопи діаметром 1,6 м у Чилі, Південній Африці та Австралії. Мережа майже безперервно стежить за центральною частиною Галактики з інтервалом від 15 хвилин до 5 годин залежно від поля. OGLE працює на 1,3-метровому Варшавському телескопі в обсерваторії Лас-Кампанас у Чилі. PRIME веде спостереження у ближньому інфрачервоному діапазоні на 1,8-метровому телескопі в Південній Африці.

Три події спостерігали кілька груп. KMT-2025-BLG-0030 зафіксували KMTNet, OGLE і PRIME. Подію KMT-2025-BLG-2272 бачив лише KMTNet.

Що вдалося виміряти

У трьох подіях із чотирьох виявили скінченні розміри зорі-джерела. Коли зоря проходить біля каустики, її диск згладжує сигнал. З його форми можна визначити кутовий радіус Ейнштейна, а він прив'язує подію до фізичних масштабів.

Далі провели баєсівський аналіз, тобто статистичну оцінку, що враховує тривалість події й кутовий радіус Ейнштейна. Вийшли такі діапазони: маси господарів 0,07–0,6 маси Сонця, маси планет 0,2–2,5 маси Юпітера. Відстані до систем — 6,6–7,9 кпк, або приблизно 21 500–25 800 світлових років. Усі системи узгоджуються з тим, що лінзи містяться в балджі, тобто в густому центральному згущенні Галактики.

Чому це важливо

Розподіл планет за масами в діапазоні від субсатурнів до надюпітерів досі вивчено неповно. Раніше мікролінзування вже натякало на злам у функції відношення мас. Додаткові планети з однорідних вибірок допомагають це перевірити.

Є й питання про легкі зорі. Стандартна модель акреції ядра передбачає, що навколо них гіганти формуються менш ефективно. Серед господарів нової вибірки є зорі масою від 0,07 до 0,6 Сонця, тож вони підходять для такої перевірки. Ще одне відкрите питання стосується того, як частота планет залежить від місця в Галактиці. Метали й населення зір у диску та балджі різняться.

Наскільки впевнені в результаті

Кутовий радіус Ейнштейна виміряли в трьох подіях із чотирьох. Маси й відстані є статистичними оцінками, а не прямими вимірами, тому діапазони досить широкі. Висновок про те, що всі супутники належать до гігантських планет, робиться з урахуванням цих оцінок.

Чотири планети не дають демографії самі по собі. Але вони поповнюють вибірку, яку відібрано однаково, а саме такі вибірки потрібні для статистики. Розташування за лінією снігу робить їх зручним зразком холодної популяції планет.