Rogue Planet om storleken på jorden upptäckt i Vintergatan

vår galax kan vara full av rogue planeter, gravitationellt obundna till någon stjärna. Ett internationellt team av forskare, ledda av polska astronomer, har meddelat upptäckten av den minsta jordstora fritt flytande planeten som hittills hittats.

över fyra tusen extrasolära planeter har hittills upptäckts. Även om många av de kända exoplaneterna inte liknar dem i vårt solsystem, har de en sak gemensamt — de kretsar alla om en stjärna. Teorier om planetbildning och evolution förutsäger emellertid förekomsten av fritt flytande (rogue) planeter, gravitationellt obundna med någon stjärna. För några år sedan gav polska astronomer från OGLE-teamet från det astronomiska observatoriet vid universitetet i Warszawa de första bevisen för förekomsten av sådana planeter i Vintergatan. Skriva i Astrophysical Journal Letters, OGLE astronomer tillkännagav upptäckten av den minsta rogue planet som hittills hittats.

exoplaneter kan endast sällan observeras direkt. Vanligtvis hittar astronomer planeter med hjälp av observationer av ljuset från planetens värdstjärna. Till exempel, om en planet korsar framför sin moderstjärns skiva, sjunker stjärnans observerade ljusstyrka periodiskt med en liten mängd som orsakar så kallade transiter. Astronomer kan också mäta stjärnans rörelse orsakad av planeten.

fritt flytande planeter avger praktiskt taget ingen strålning och-per definition — de kretsar inte någon värdstjärna, så de kan inte upptäckas med traditionella metoder för astrofysisk upptäckt. Ändå kan rogue planeter upptäckas med hjälp av ett astronomiskt fenomen som kallas gravitationsmikrolensing. Microlensing resultat från Einsteins teori om allmän relativitet-ett massivt objekt (linsen) kan böja ljuset från ett ljust bakgrundsobjekt (källan). Linsens gravitation fungerar som ett stort förstoringsglas som böjer och förstorar ljuset från avlägsna stjärnor.

”om ett massivt objekt (en stjärna eller en planet) passerar mellan en jordbaserad observatör och en avlägsen källstjärna, kan dess gravitation avleda och fokusera ljus från källan. Observatören kommer att mäta en kort ljusning av källstjärnan”, förklarar Dr.Przemek Mroz, en postdoktor vid California Institute of Technology och en ledande författare till studien. ”Chanserna att observera mikrolensing är extremt smala eftersom tre objekt — källa, lins och observatör — måste vara nästan perfekt inriktade. Om vi bara observerade en källstjärna, skulle vi behöva vänta nästan en miljon år för att se källan mikrolinseras,” tillägger han.

det är därför moderna undersökningar som jagar efter gravitationella mikrolensningshändelser övervakar hundratals miljoner stjärnor i Vintergatan, där chanserna för mikrolensing är högst. OGLE-undersökningen-ledd av Warszawas universitets astronomer — utför ett sådant experiment. OGLE är en av de största och längsta sky-undersökningarna, den startade sin verksamhet för över 28 år sedan. För närvarande, OGLE astronomer använder en 1.3-meters Warszawateleskop beläget vid Las Campanas observatorium, Chile. Varje klar natt pekar de sitt teleskop mot galaxens centrala regioner och observerar hundratals miljoner stjärnor och letar efter de som ändrar sin ljusstyrka.

Gravitationsmikrolensing beror inte på linsens ljusstyrka, så det möjliggör studier av svaga eller mörka föremål som planeter. Varaktigheten av mikrolensningshändelser beror på objektets massa — ju mindre massiv linsen är, desto kortare är mikrolensningshändelsen. De flesta av de observerade händelserna, som vanligtvis varar flera dagar, orsakas av stjärnor. Mikrolensningshändelser som tillskrivs fritt flytande planeter har tidsskalor på knappt några timmar. Genom att mäta varaktigheten för en mikrolensningshändelse (och formen på dess ljuskurva) kan vi uppskatta objektets massa.

forskarna tillkännagav upptäckten av den kortaste tidsskalan som någonsin hittats, kallad OGLE-2016-BLG-1928, som har tidsskalan på bara 42 minuter. ”När vi först upptäckte denna händelse var det tydligt att det måste ha orsakats av ett extremt litet föremål”, säger Dr.Radoslaw Poleski från Astronomiska observatoriet vid universitetet i Warszawa, en medförfattare till studien. Faktum är att modeller av händelsen indikerar att linsen måste ha varit mindre massiv än jorden, det var förmodligen ett Mars-massobjekt. Dessutom är linsen sannolikt en skurk planet. ”Om linsen kretsade om en stjärna skulle vi upptäcka dess närvaro i händelsens ljuskurva”, tillägger Dr.Poleski. ”Vi kan utesluta att planeten har en stjärna inom cirka 8 astronomiska enheter (den astronomiska enheten är avståndet mellan jorden och solen).”

OGLE astronomer gav de första bevisen för en stor befolkning av rogue planeter i Vintergatan för några år sedan. Den nyligen upptäckta planeten är dock den minsta skurkvärlden som någonsin hittats. ”Vår upptäckt visar att fritt flytande planeter med låg massa kan upptäckas och karakteriseras med hjälp av markbaserade teleskop”, säger professor Andrzej Udalski, PI för OGLE-projektet.

astronomer misstänker att fritt flytande planeter faktiskt bildas i protoplanetära skivor runt stjärnor (som ”vanliga” planeter) och de har kastats ut från sina moderplanetsystem efter gravitationsinteraktioner med andra kroppar, till exempel med andra planeter i systemet. Teorier om planetbildning förutsäger att de utstötta planeterna vanligtvis bör vara mindre än jorden. Genom att studera fritt flytande planeter kan vi förstå det turbulenta förflutna hos unga planetsystem, som vårt solsystem.

sökandet efter fritt flytande planeter är en av vetenskapsförarna för Nancy Grace Roman Space Telescope, som för närvarande byggs av NASA. Observatoriet är planerat att starta verksamheten i mitten av 2020-talet.

på grund av händelsens korthet behövdes ytterligare observationer som samlats in av Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet) för att karakterisera händelsen. KMTNet driver ett nätverk av tre teleskop – i Chile, Australien och Sydafrika.

referens: ”En terrestrisk massa rogue planet kandidat upptäckt i den kortaste tidsskalan microlensing händelse” av Przemek Mr Aubbiz, Radoslaw Poleski, Andrew Gould, Andrzej Udalski, Takahiro Sumi, och Michal K. Szymanski, Igor Soszynski, Pawel Pietrukowicz, Szymon Kozlowski, Jan Skowron, Krzysztof Ulaczyk, (OGLE samarbete), Michael D. Albrow, Sun-Ju Chung han, Kyu-ha Hwang, youn kil Jung, hyoun-Woo Kim, Yoon-Hyun Ryu, i-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 och (KMT-samarbete), 29 oktober 2020, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abbfad
arXiv: 2009.12377

upptäckten skulle vara omöjlig utan långsiktiga observationer utförda av OGLE sky survey. Projektet är bland de största och längsta sky-undersökningarna, det startade sin verksamhet för över 28 år sedan. Ett av de första målen med OGLE-undersökningen var att söka efter och studera mörk materia med hjälp av gravitationsmikrolenseringstekniken. Aktuella studier täcker ett stort antal ämnen-söker efter exoplaneter, studerar strukturen och utvecklingen av Vintergatan och närliggande galaxer, studier av variabla stjärnor, kvasarer, transienter och solsystemkroppar.