Swobodne planety o małych masach w Drodze Mlecznej

Polscy astronomowie z projektu OGLE znaleźli ślady planet swobodnych o małych masach. Swobodne planety to obiekty o masach planetarnych, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy, tylko poruszają się samotnie w przestrzeni międzygwiazdowej. Publikacja ukazała się w czasopiśmie "Nature".

Skąd się biorą swobodne planety? Mogą to być planety wyrzucone ze swoich układów na skutek oddziaływań z innymi planetami, albo oddziaływań od innych gwiazd w gęstych gromadach, tudzież od bliskiego przejścia koło układu innej gwiazdy. Planet swobodnych raczej nie dostrzeżemy bezpośrednio, ale do ich poszukiwań można wykorzystać zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

Istnienie samotnych planet było przewidywane przez astronomów już od jakiegoś czasu. Pojawiały się również doniesienia o ich odkryciu. Pierwszą próbę znalezienia planet swobodnych podjęto na podstawie analizy zjawisk mikrosoczewkowania odkrytych przez japońsko-nowozelandzki zespół MOA. Rezultat – opublikowany w 2011 roku – wskazywał, iż swobodnych planet podobnych do Jowisza powinno być w Galaktyce dwa razy więcej niż gwiazd.

Z biegiem czasu zaczęło to wzbudzać wątpliwości, bowiem żadna z teorii nie przewidywała istnienia aż tak dużej liczby swobodnych planet jowiszowych. Ponadto najnowsze obserwacje młodych gromad gwiazd w podczerwieni, czułe na masywne planety, nie potwierdziły dużej nadwyżki samotnych planet jowiszowych sugerowanej w pracy z 2011 roku.

Dzięki obserwacjom nowych zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego prowadzonym w latach 2010-2015 przez polski zespół OGLE, Zagadkę tę udało się rozwiązać. Obrazy uzyskiwane przez 1,3-metrowy polski teleskop pracujący w Obserwatorium Las Campanas w Chile są lepszej jakości niż w przypadku poprzednich badań, co umożliwia dokładniejsze pomiary i analizy. Modernizacja teleskopu w 2010 roku zwiększyła możliwości obserwacyjne teleskopu i duży obszar nieba można był fotografować co 20 minut. Dzięki temu zwiększyły się szanse na wykrywanie krótkotrwałych zjawisk mikrosoczewkowania, za które odpowiedzialne mogłyby być swobodne planety - jowiszowe i ziemskie.

"Przeanalizowaliśmy krzywe blasku prawie 50 milionów gwiazd obserwowanych przez sześć lat. Łącznie to prawie 400 miliardów pojedynczych pomiarów jasności. Analiza tej gigantycznej ilości danych nie wskazuje na istnienie znacznej nadwyżki zjawisk mikrosoczewkowania trwających 1-2 dni, czyli wywołanych przez swobodne planety jowiszowe. Nasz rezultat oznacza, że na sto gwiazd przypada mniej niż 25 samotnych Jowiszów – co jest zgodne z przewidywaniami obecnych teorii formowania się układów planetarnych" – mówi Przemek Mróz, pierwszy autor publikacji.

Dodatkowo wykryto kilka wyjątkowo krótkich zjawisk mikrosoczewkowania trwających zaledwie kilka godzin. Może za nie odpowiadać mikrosoczewkowanie przez planety małomasywne, takie jak Ziemia. Nie można wykluczyć, że część z tych zjawisk ma inne przyczyny (np. nieznane gwiazdy rozbłyskowe albo inne źródłą astrofizyczne), ale sam fakt detekcji przez eksperyment OGLE, którego czułość na takie zjawiska jest bardzo mała, może według prof. Andrzeja Udalskiego oznaczać, że małomasywne planety swobodne mogą być powszechne w Drodze Mlecznej, w przeciwieństwie do swoich jowiszowych odpowiedników.

Praca opisująca wyniki badań została opublikowana w prestiżowym tygodniku naukowym Nature: „No large population of unbound or wide-orbit Jupiter-mass planets”, Przemek Mróz, Andrzej Udalski, Jan Skowron, Radosław Poleski, Szymon Kozłowski, Michał K. Szymański, Igor Soszyński, Łukasz Wyrzykowski, Paweł Pietrukowicz, Krzysztof Ulaczyk, Dorota Skowron & Michał Pawlak, 2017, Nature, doi:10.1038/nature23276.

Projekt OGLE jest współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (granty naukowe Ideas i Iuventus plus, Stypendia dla Wybitnych Młodych Naukowców, Diamentowe Granty, SPUB), Narodowe Centrum Nauki (granty MAESTRO, Opus, Harmonia, Sonata, Symfonia) oraz Fundację na Rzecz Nauki Polskiej (subsydia profesorskie, programy Team, Homing, Focus oraz Start).

Odcinek "Astronarium" o projekcie OGLE



Więcej informacji:

Źródło: OGLE

Na ilustracji:
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne przez planetę swobodną – wizja artystyczna. Autor: Dr Jan
Skowron (Obserwatorium Astronomiczne UW).