A Tejútban felfedezett Föld méretű Rogue bolygó

galaxisunk hemzseghet szélhámos bolygóktól, gravitációsan nem kötődik semmilyen csillaghoz. A lengyel csillagászok által vezetett nemzetközi tudóscsoport bejelentette az eddigi legkisebb Föld méretű szabadon lebegő bolygó felfedezését.

eddig több mint négyezer Naprendszeren kívüli bolygót fedeztek fel. Bár az ismert exobolygók közül sok nem hasonlít a naprendszerünkben lévőkre, van egy közös dolog — mindannyian egy csillag körül keringenek. A bolygóképződésről és az evolúcióról szóló elméletek azonban megjósolják a szabadon lebegő (szélhámos) bolygók létezését, amelyek gravitációsan nem kapcsolódnak egyetlen csillaghoz sem. Valójában néhány évvel ezelőtt a Varsói Egyetem csillagászati Obszervatóriumának OGLE csapatának lengyel csillagászai szolgáltatták az első bizonyítékot az ilyen bolygók létezésére a Tejútban. Írás az Astrophysical Journal Letters – ben, az OGLE csillagászok bejelentették az eddigi legkisebb gazember bolygó felfedezését.

az exobolygókat csak ritkán lehet közvetlenül megfigyelni. A csillagászok általában bolygókat találnak a bolygó fogadó csillagának fényének megfigyeléseivel. Például, ha egy bolygó keresztezi a szülőcsillag korongja előtt, akkor a csillag megfigyelt fényessége periodikusan kis mértékben csökken, úgynevezett tranzitokat okozva. A csillagászok a bolygó által okozott csillag mozgását is mérhetik.

a szabadon lebegő bolygók gyakorlatilag semmilyen sugárzást nem bocsátanak ki, és-definíció szerint — egyetlen gazdacsillag körül sem keringenek, így nem fedezhetők fel hagyományos asztrofizikai módszerekkel. Ennek ellenére a szélhámos bolygók észlelhetők egy gravitációs mikrolencse nevű csillagászati jelenséggel. A mikrolencse Einstein általános relativitáselméletéből származik — egy hatalmas tárgy (a lencse) meghajlíthatja a fényes háttérobjektum (a forrás) fényét. A lencse gravitációja hatalmas nagyítóként működik, amely meghajlítja és felnagyítja a távoli csillagok fényét.

“ha egy hatalmas tárgy (csillag vagy bolygó) áthalad egy földi megfigyelő és egy távoli forráscsillag között, gravitációja eltérítheti és fókuszálhatja a fényt a forrásból. A megfigyelő a forráscsillag rövid fényességét fogja mérni ” – magyarázza Dr. Przemek Mroz, a kaliforniai Technológiai Intézet posztdoktori tudósa, a tanulmány vezető szerzője. “A mikrolencsék megfigyelésének esélye rendkívül csekély, mivel három objektumnak — a forrásnak, a lencsének és a megfigyelőnek-szinte tökéletesen illeszkednie kell egymáshoz. Ha csak egy forráscsillagot figyelnénk meg, majdnem egymillió évet kellene várnunk, hogy a forrás mikrolencsés legyen” – tette hozzá.

ez az oka annak, hogy a gravitációs mikrolencsés eseményekre vadászó modern felmérések több százmillió csillagot figyelnek meg a Tejútrendszer központjában, ahol a mikrolencsés esélyek a legmagasabbak. A Varsói Egyetem csillagászai által vezetett OGLE felmérés egy ilyen kísérletet végez. Az OGLE az egyik legnagyobb és leghosszabb égbolt-felmérés, több mint 28 évvel ezelőtt kezdte meg működését. Jelenleg, OGLE csillagászok egy 1.3 méteres Varsói távcső A Chilei Las Campanas Obszervatóriumban található. Minden tiszta éjszaka távcsövüket a galaxis központi régióira irányítják, és csillagok százmillióit figyelik meg, keresve azokat, amelyek megváltoztatják fényességüket.

a gravitációs mikrolencse nem függ a lencse fényességétől, így lehetővé teszi halvány vagy sötét tárgyak, például bolygók tanulmányozását. A mikrolencsés események időtartama a lencseobjektív tömegétől függ — minél kevésbé masszív a lencse, annál rövidebb a mikrolencsés esemény. A megfigyelt események nagy részét, amelyek általában több napig tartanak, csillagok okozzák. A szabadon lebegő bolygóknak tulajdonított mikrolencsés események időtartama alig néhány óra. A mikrolencsés esemény időtartamának (és fénygörbéjének) mérésével meg tudjuk becsülni a lencseobjektív tömegét.

a tudósok bejelentették a valaha talált legrövidebb időtartamú mikrolencsés esemény, az OGLE-2016-BLG-1928 felfedezését, amelynek időtartama mindössze 42 perc. “Amikor először észleltük ezt az eseményt, egyértelmű volt, hogy egy rendkívül apró tárgy okozta”-mondja Dr. Radoslaw Poleski a Varsói Egyetem csillagászati Obszervatóriumából, a tanulmány társszerzője. Valójában az esemény modelljei azt mutatják, hogy a lencsének kevésbé masszívnak kellett lennie, mint a Föld, valószínűleg Mars-tömegű tárgy volt. Sőt, a lencse valószínűleg egy gazember bolygó. “Ha a lencse egy csillag körül keringene, észlelnénk annak jelenlétét az esemény fénygörbéjében” – tette hozzá Dr. Poleski. “Kizárhatjuk, hogy a bolygónak körülbelül 8 csillagászati egységen belül van egy csillaga (a csillagászati egység a Föld és a nap közötti távolság).”

az OGLE csillagászai néhány évvel ezelőtt szolgáltatták az első bizonyítékokat a Tejútrendszerben lévő szélhámos bolygók nagy populációjára. Az újonnan felfedezett bolygó azonban a legkisebb szélhámos világ, amelyet valaha találtak. “Felfedezésünk bizonyítja, hogy az alacsony tömegű, szabadon lebegő bolygók földi távcsövekkel detektálhatók és jellemezhetők”-mondta Andrzej Udalski, az OGLE projekt kutatója.

a csillagászok azt gyanítják, hogy a szabadon lebegő bolygók valójában protoplanetáris korongokban alakultak ki a csillagok körül (mint “közönséges” bolygók), és a szülő bolygórendszerükből kilökődtek, miután gravitációs kölcsönhatások voltak más testekkel, például a rendszer más bolygóival. A bolygóképződés elméletei azt jósolják, hogy a kidobott bolygóknak jellemzően kisebbeknek kell lenniük, mint a Föld. Így a szabadon lebegő bolygók tanulmányozása lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük a fiatal bolygórendszerek, például a naprendszerünk viharos múltját.

a szabadon lebegő bolygók keresése a Nancy Grace Római Űrteleszkóp egyik tudományos mozgatórugója, amelyet jelenleg a NASA épít. Az obszervatórium a tervek szerint a 2020-as évek közepén kezdi meg működését.

az esemény rövidsége miatt a Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet) által gyűjtött további megfigyelésekre volt szükség az esemény jellemzéséhez. A KMTNet három teleszkópból álló hálózatot üzemeltet Chilében, Ausztráliában és Dél-Afrikában.

hivatkozás: “Földtömegű, szélhámos bolygójelöltet észleltünk a legrövidebb időintervallumú mikrolencseeseményben”, Przemek Úr, Xiaz, Radoslaw Poleski, Andrew Gould, Andrzej Udalski, Takahiro Sumi és Michal K. Szymanski, Igor Sosynski, Pawel Pietrukowicz, Szymon Kozlowski, Jan Skowron, Krzysztof Ulaczyk, (OGLE együttműködés), Michael D. Albrow, Sun-Ju Chung, chongho han, Kyu-ha Hwang, youn Kil Jung, Hyun-woo Kim, Yoon-Hyun Ryu, in-Gu Shin, Yossi Shvartzvald, Jennifer C. Yee, Weicheng Zang, Sang-mok Cha, Dong-Jin Kim, Seung-Lee Kim, Chung-UK Lee, Dong-Joo Lee, Yongseok Lee, Byeong-gon Park, Richard W. Pogge és (KMT együttműködés), 29 október 2020, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/abbfad
arXiv: 2009.12377

a felfedezés lehetetlen lenne az OGLE sky survey által végzett hosszú távú megfigyelések nélkül. A projekt a legnagyobb és leghosszabb égbolt-felmérések közé tartozik, több mint 28 évvel ezelőtt kezdte meg működését. Az OGLE-felmérés egyik első célja a sötét anyag keresése és tanulmányozása volt a gravitációs mikrolensing technikával. A jelenlegi tanulmányok számos témát ölelnek fel-exobolygók keresése, a Tejút és a szomszédos galaxisok szerkezetének és evolúciójának tanulmányozása, változó csillagok, kvazárok, tranziensek és naprendszer testek tanulmányozása.