Zbuntowana Planeta wielkości Ziemi odkryta w Drodze Mlecznej

nasza Galaktyka może roić się od Planet niezwiązanych grawitacyjnie z każdą gwiazdą. Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez polskich astronomów, ogłosił odkrycie najmniejszej do tej pory planety swobodnej wielkości Ziemi.

do tej pory odkryto ponad cztery tysiące planet pozasłonecznych. Chociaż wiele znanych egzoplanet nie przypomina tych w naszym Układzie Słonecznym, mają jedną wspólną cechę-wszystkie krążą wokół gwiazdy. Jednak teorie powstawania i ewolucji planet przewidują istnienie planet swobodnie pływających, niezwiązanych grawitacyjnie z żadną gwiazdą. Rzeczywiście, kilka lat temu polscy astronomowie z zespołu OGLE z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego dostarczyli pierwszych dowodów na istnienie takich planet w Drodze Mlecznej. Pisząc w Astrophysical Journal Letters, astronomowie OGLE ogłosili odkrycie najmniejszej dotychczas odkrytej planety.

egzoplanety można zaobserwować tylko rzadko. Zwykle astronomowie odnajdują planety za pomocą obserwacji światła z gwiazdy macierzystej planety. Na przykład, jeśli planeta przecina się przed dyskiem swojej gwiazdy macierzystej, wówczas obserwowana jasność gwiazdy okresowo spada o niewielką ilość powodując tzw. tranzyty. Astronomowie mogą również mierzyć ruch Gwiazdy spowodowany przez planetę.

swobodne planety nie emitują praktycznie żadnego promieniowania i-z definicji — nie orbitują wokół żadnej gwiazdy macierzystej, więc nie można ich odkryć przy użyciu tradycyjnych metod detekcji astrofizycznej. Niemniej jednak, Zbuntowane planety można zaobserwować za pomocą zjawiska astronomicznego zwanego mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym. Mikrosoczewkowanie wynika z ogólnej teorii względności Einsteina — masywny obiekt (soczewka) może wyginać światło jasnego obiektu tła (źródła). Grawitacja soczewki działa jak ogromne szkło powiększające, które wygina i powiększa światło odległych gwiazd.

” jeśli masywny obiekt (gwiazda lub planeta) przechodzi między obserwatorem ziemskim a odległą gwiazdą źródłową, jego grawitacja może odchylać i skupiać światło ze źródła. Obserwator zmierzy krótkie rozjaśnienie Gwiazdy źródłowej ” – wyjaśnia dr Przemek mróz, doktor habilitowany California Institute of Technology, główny autor badania. „Szanse na obserwację mikrosoczewkowania są bardzo małe, ponieważ trzy obiekty-źródło, soczewka I Obserwator — muszą być prawie idealnie dopasowane. Gdybyśmy zaobserwowali tylko jedną gwiazdę źródłową, musielibyśmy czekać prawie milion lat, aby zobaczyć, że źródło jest mikrosamochodowe”, dodaje.

dlatego współczesne badania polujące na zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego monitorują setki milionów gwiazd w centrum Drogi Mlecznej, gdzie szanse mikrosoczewkowania są najwyższe. Jednym z takich eksperymentów jest badanie OGLE prowadzone przez astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego. OGLE jest jednym z największych i najdłuższych przeglądów nieba, rozpoczął działalność ponad 28 lat temu. Obecnie astronomowie OGLE używają 1.3-metrowy teleskop Warszawski znajdujący się w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Każdej pogodnej nocy kierują swój teleskop na centralne obszary galaktyki i obserwują setki milionów gwiazd, poszukując tych, które zmieniają swoją jasność.

mikrosoczewkowanie grawitacyjne nie zależy od jasności soczewki, więc umożliwia badanie słabych lub ciemnych obiektów, takich jak planety. Czas trwania mikrosoczewkowania zależy od masy obiektu soczewkującego — im mniej masywna soczewka, tym krótsze zjawisko mikrosoczewkowania. Większość obserwowanych zdarzeń, które zwykle trwają kilka dni, jest spowodowana przez Gwiazdy. Zdarzenia mikrosoczewkowania przypisywane swobodnym planetom mają skale czasowe zaledwie kilku godzin. Mierząc czas trwania zdarzenia mikrosoczewkowania (i kształt jego krzywej światła) możemy oszacować masę obiektu soczewkującego.

naukowcy Ogle-2016-BLG-1928 Ogle-2016-BLG-1928 Ogle-2016-BLG-1928 Ogle-2016-BLG-1928 Ogle-2016-BLG-1928 OGLE-2016-BLG-1928 -Kiedy po raz pierwszy zauważyliśmy to zdarzenie, było jasne, że musiało to być spowodowane przez niezwykle mały obiekt-mówi dr Radosław Poleski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, współautor badania. Rzeczywiście, modele zdarzenia wskazują, że soczewka musiała być mniej masywna niż Ziemia, prawdopodobnie był to obiekt o masie Marsa. Co więcej, obiektyw jest prawdopodobnie planetą zbuntowaną. „Gdyby soczewka orbitowała wokół gwiazdy, wykrylibyśmy jej obecność w krzywej światła zdarzenia” – dodaje dr Poleski. „Możemy wykluczyć, że planeta ma gwiazdę w odległości około 8 jednostek astronomicznych (jednostką astronomiczną jest odległość między Ziemią a Słońcem).”

astronomowie OGLE dostarczyli pierwsze dowody na istnienie dużej populacji planet w Drodze Mlecznej kilka lat temu. Jednak nowo wykryta planeta jest najmniejszym zbuntowanym światem, jaki kiedykolwiek znaleziono. „Nasze odkrycie pokazuje, że wolno pływające planety o niskiej masie można wykryć i scharakteryzować za pomocą naziemnych teleskopów”, mówi Prof. Andrzej Udalski, PI projektu OGLE.

astronomowie podejrzewają, że swobodnie pływające planety faktycznie powstały w dyskach protoplanetarnych wokół gwiazd (jako „zwykłe” planety) i zostały wyrzucone ze swoich macierzystych układów planetarnych po oddziaływaniach grawitacyjnych z innymi ciałami, na przykład z innymi planetami w układzie. Teorie powstawania planet przewidują, że wyrzucone planety powinny być zazwyczaj mniejsze od Ziemi. W ten sposób badanie swobodnie pływających Planet pozwala nam zrozumieć burzliwą przeszłość młodych układów planetarnych, takich jak nasz układ słoneczny.

poszukiwanie swobodnie pływających Planet jest jednym z czynników naukowych Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Romana, który jest obecnie budowany przez NASA. Obserwatorium ma rozpocząć działalność w połowie 2020 roku.

ze względu na zwięzłość wydarzenia, do scharakteryzowania wydarzenia potrzebne były dodatkowe obserwacje zebrane przez Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet). KMTNet posiada sieć trzech teleskopów – w Chile, Australii i RPA.

: „Ziemsko-masowy kandydat na zbuntowaną planetę wykryty w najkrótszym czasie” Przemek Mróz, Radosław Poleski, Andrew Gould, Andrzej Udalski, Takahiro Sumi, and, Michal K. Szymański, Igor Soszyński, Paweł Pietrukowicz, Szymon Kozłowski, Jan Skowron, Krzysztof Ulaczyk, (Ogle Collaboration), Michael D. Albrow, Sun-Ju Chung, Cheongho Han, Kyu-Ha Hwang, Youn Kil Jung, Hyoun-Woo Kim, Yoon-Ha Hwang, 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 i (KMT Collaboration), 29 października 2020, Astrophysical Journal Letters.
Doi: 10.3847/2041-8213/abbfad
arXiv: 2009.12377

odkrycie byłoby niemożliwe bez długoterminowych obserwacji prowadzonych przez OGLE sky survey. Projekt jest jednym z największych i najdłuższych przeglądów nieba, rozpoczął działalność ponad 28 lat temu. Jednym z pierwszych celów badania OGLE było poszukiwanie i badanie ciemnej materii przy użyciu techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Obecne badania obejmują szeroki zakres tematów-poszukiwanie egzoplanet, badanie struktury i ewolucji Drogi Mlecznej i sąsiednich galaktyk, badania gwiazd zmiennych, kwazarów, ciał przejściowych i ciał Układu Słonecznego.