Sposób na planety, które urwały się gwiazdom

Nie wszystkie układy planetarne są tak stabilne jak Układ Słoneczny. Planety w młodych układach mogą się ze sobą zderzać lub spadać na gwiazdę. Ale mogą też - i tak dzieje się całkiem często - odrywać się od macierzystego układu. To jeden ze sposobów, w jaki powstają planety swobodne.

Problemem jest to, jak obserwować takie planety - przecież z wyjątkiem bardzo młodych obiektów, planet swobodnych nie można zaobserwować bezpośrednio - nie emitują światła. Do ich poszukiwania astronomowie wykorzystują metodę soczewkowania grawitacyjnego.

Swoje odkrycie opisują w najnowszym numerze prestiżowego tygodnika "Nature" (http://nature.com/articles/doi:10.1038/nature23276).

"Mikrosoczewkowanie to unikalna metoda polegająca na znajdowaniu charakterystycznych pojaśnień gwiazd" - mówi w rozmowie z PAP prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Jest on kierownikiem projektu OGLE, w ramach którego wykonane były badania.

Pierwszy autor publikacji, Przemek Mróz, doktorant z OA UW dopowiada: "Kiedy między obserwatorem na Ziemi a odległą gwiazdą (...) przechodzi planeta swobodna, jej grawitacja potrafi ugiąć światło gwiazdy i obserwujemy krótkie wzmocnienie jasności".

Czas trwania zjawiska mikrosoczewkowania zależy od masy soczewki - im mniejsza masa, tym krótsze zjawisko. O ile typowe pojaśnienia mikrosoczewkowe wywołane przez gwiazdy trwają od kilku do kilkuset dni, to zjawiska wywołane przez planety o masie Jowisza trwają typowo 1-2 dni, a przez planety ziemskie - zaledwie kilka godzin.

Polscy badacze w ramach projektu OGLE zweryfikowali, ile jest planet swobodnych o masie Jowisza. "Na każde sto gwiazd przypada mniej niż 25 swobodnych Jowiszów". Tymczasem wcześniejsze badania - japońsko-nowozelandzkiego zespołu MOA - przewidywały, że takich ciał będzie 8 razy więcej.

"Drugim bardzo ważnym wynikiem naszej pracy jest odkrycie (...) zjawisk mikrosoczewkowania, które trwają zaledwie po kilka godzin. Takie zjawiska powinny być wywołane przez planetki o masie Ziemi" - opisuje Przemek Mróz. Jak podaje, z szacunków zespołu OGLE wynika, że na każdą gwiazdę powinno przypadać od jednej do pięciu planet swobodnych podobnych do Ziemi.

Nowe obserwacje zjawisk mikrosoczewkowania przeprowadzono w ramach projektu OGLE w latach 2010-15. Użyto teleskopu o średnicy 1,3 m, znajdującego się w Obserwatorium Las Campanas w Chile - miejscu o najlepszych na świecie warunkach do prowadzenia obserwacji astronomicznych.

"Przeanalizowaliśmy krzywe blasku prawie 50 milionów gwiazd obserwowanych przez sześć lat. Łącznie to prawie 400 miliardów pojedynczych pomiarów jasności" - mówi Przemek Mróz.

Dzięki zamontowaniu nowych detektorów światła w 2010 roku zwiększyły się znacznie możliwości obserwacyjne polskiego teleskopu: duży obszar nieba mógł być fotografowany co 20 minut. Tak częste obserwacje pozwalają na wykrywanie krótkotrwałych zjawisk mikrosoczewkowania wywołanych przez swobodne planety - ziemskie i jowiszowe.

"Nie możemy jednak wykluczyć, że część z tych ultrakrótkich zjawisk jest wywołana przez nieznane gwiazdy rozbłyskowe albo inne astrofizyczne źródła" - zauważa dr Jan Skowron, współautor publikacji w "Nature".

Odkrycie nie byłoby możliwe bez wieloletnich obserwacji prowadzonych w ramach przeglądu nieba OGLE. Projekt OGLE, który jest jednym z największych współczesnych przeglądów nieba, w tym roku obchodzi 25. rocznicę powstania. Jednym z pierwszych celów naukowych przeglądu OGLE było odkrycie i badanie zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Obecnie prowadzone badania dotyczą bardzo wielu dziedzin współczesnej astrofizyki - poszukiwania planet pozasłonecznych, badania struktury i ewolucji Drogi Mlecznej i sąsiednich galaktyk, gwiazd zmiennych, kwazarów, zjawisk przejściowych (gwiazd nowych, supernowych).

Ludwika Tomala (PAP)