Planety zbuntowane wędrują po galaktyce same

Nie wszystkie planety krążą wokół gwiazd. Niektórzy samodzielnie przemykają przez naszą galaktykę. A teraz astronomowie odkryli jak dotąd najmniejszą z tych zbuntowanych planet.

Nowo odkryty wędrowny świat ma mniej więcej masę Ziemi. Bez słońca na niebie, na tej samotnej planecie zawsze jest noc. A to niebo jest dużo ciemniejsze i wypełnione większą ilością gwiazd, niż można zobaczyć z dowolnego miejsca na Ziemi.

„Niebo musi być cudowne” – mówi Przemek Mróz. Jest astronomem w Caltech w Pasadenie w Kalifornii i kierował zespołem, który odkrył planetę. Ale brak słońca kosztuje, mówi. – Też musi być mroźno.

Ten włóczęga dołącza do małego klubu. W ciągu ostatnich 20 lat astronomowie odkryli w naszej galaktyce mniej niż dwa tuziny planet bez gwiazd. Większość z nich to duże kule gazu, które bardziej przypominają Jowisza niż Ziemię. Ale naukowcy uważają, że te światy są wierzchołkiem ogromnej góry lodowej. Tylko w naszej galaktyce miliardy takich planet mogą czekać na odkrycie.

Cenna planeta

Znalezienie tej maleńkiej planety jest „bardzo cenne” – mówi Diana Dragomir. Jest astronomem na Uniwersytecie Nowego Meksyku w Albuquerque. Szuka planet wokół innych gwiazd niż nasze Słońce. Ta praca pomaga jej dowiedzieć się, ile światów innych niż Ziemia może być domem dla pewnego rodzaju życia. Prawdopodobnie nie ma nic żywego na tej ciemnej, lodowatej sierocej planecie. Ale odkrycie daje Dianie i innym naukowcom informacje o światach, które są trudne do znalezienia.

„Fakt, że go odkryliśmy, wiele znaczy, nawet jeśli jest po prostu niestabilny i zmienny, ponieważ oznacza, że ​​uformował się w pierwszej kolejności” – mówi.

Astronomowie uważają, że osierocone planety powstały w układach słonecznych, takich jak nasz własny. Ale coś wyrzuciło planetę z układu grawitacyjnego, może grawitacja większego świata a może planeta zbliżyła się zbyt blisko innej planety.

Dragomir mówi, że ten nowo odkryty świat prawdopodobnie powstał dość daleko od swojej macierzystej gwiazdy. Gdyby była zbyt blisko, grawitacja gwiazdy powstrzymałaby ją przed ucieczką.

Planety, zwłaszcza te małe, które są daleko od swoich gwiazd, są często trudne do znalezienia. „Chociaż uważamy, że istnieją odległe planety wokół wielu, wielu gwiazd, nie możemy być tego pewni” – mówi Dragomir. „Znalezienie choćby jednego takiego, przy użyciu innej techniki, jest naprawdę pomocne, ponieważ dodaje [materiał do badań] do całkiem małej próbki”. Dodaje, że odkrycie tej wędrującej planety „mówi nam, że formują się małe planety w rozsądnej odległości od ich gwiazdy”.

Kiedy planeta nie jest planetą?

Większość ludzi myśli o planetach jako obiektach krążących wokół gwiazd. W rzeczywistości oficjalna definicja mówi, że planeta musi krążyć wokół gwiazdy, a konkretnie naszego słońca. Planety zbuntowane nie spełniają tej definicji, o której zdecydowała Międzynarodowa Unia Astronomiczna , czyli IAU [ to grupa, która decyduje o oficjalnych definicjach i nazwach rzeczy w kosmosie.]

Jednak obecnie wielu twierdzi, że planeta powinna być definiowana tylko na podstawie tego, jak powstała. Według IAU, planeta to wszystko, co jest wystarczająco duże, aby grawitacja uformowała to w kulę. W przeciwnym razie byłaby to nierówna asteroida lub kometa. Ale obiekt nie może być tak masywny, żeby miażdżyć atomy i zacząć świecić. Wtedy byłaby to gwiazda.

NASA dosłownie zmienia teraz definicję. NASA śledzi planety znalezione poza naszym Układem Słonecznym w komputerowej bazie danych. Nazywa się Archiwum egzoplanet NASA. (Egzoplaneta to każda planeta, która nie krąży wokół naszego Słońca.) Ale Dragomir twierdzi, że ta baza danych nie obejmuje jeszcze światów osieroconych. „Jesteśmy w trakcie przeprojektowywania naszych archiwów abyśmy mogli je śledzić” – mówi.

Naprawdę niskie kursy

Astronomowie znajdują większość planet, wykrywając ich wpływ na gwiazdy, z którymi orbitują. To oczywiście nie zadziała w przypadku sierot. Nie emitują też światła, więc astronomowie nie widzą ich bezpośrednio.

Ten film wyjaśnia, w jaki sposób naukowcy mogą wykorzystywać światło gwiazd wykrywane przez teleskopy – takie jak teleskop kosmiczny Kepler – do wykrywania wędrujących planet w kosmosie.

Jednak osierocone planety mogą zmieniać światło gwiazd znajdujących się znacznie dalej. Proces ten nazywany jest soczewkowaniem grawitacyjnym (Gravitational lens).

Jeśli coś w kosmosie przechodzi między Ziemią a gwiazdą, grawitacja obiektu skupia światło z tej gwiazdy na Ziemię. „To jest jak soczewka powiększająca” – mówi Mróz. Dla kogoś na Ziemi gwiazda jaśnieje, gdy obiekt przechodzi. I tak naukowcy odkryli tę małą, zbuntowaną planetę.

W czerwcu 2016 r. słaba gwiazda w konstelacji Strzelca nieco się rozjaśniła. Następnie wrócił do normy. Mróz i jego zespół zmierzyli, ile czasu zajęło rozjaśnienie i przyciemnienie gwiazdy. Zmiana zajęła około pięciu godzin. To dostarczyło im wiedzy o przybliżonej masie przechodzącego obiektu. Szacują, że jego masa może wynosić zaledwie jedną trzecią masy Ziemi lub może być nawet dwukrotnie masywniejsza niż nasza planeta. Podzielili się swoim odkryciem 1 listopada w Astrophysical Journal Letters.

Mróz i jego zespół dostrzegli planetę za pomocą teleskopu OGLE. Teleskop znajduje się na pustyni Atakama w Chile. Obserwuje części naszej Drogi Mlecznej, które mają wiele gwiazd, takie jak centrum galaktyki. Następnie szuka zmian w świetle gwiazd spowodowanych przez unoszące się w pobliżu ciemne obiekty.

Szanse znalezienia tylko jednego obiektu są, cóż, astronomiczne. Ustawienie Ziemi, jakiegoś obiektu i gwiazdy tła musi być prawie idealne. „Gdybyś obserwował tylko jedną gwiazdę, musiałbyś czekać średnio milion lat”, zanim cokolwiek zauważysz – mówi Mróz.

Nikt nie chce czekać tak długo. Aby więc zwiększyć swoje szanse, naukowcy zamiast jednej gwiazdy oglądają miliony. Teleskop OGLE monitoruje te same 200 milionów gwiazd każdej bezchmurnej nocy, zauważa Mróz. To pozwala im znaleźć kilka tysięcy obiektów, chociaż większość z nich to tylko słabe gwiazdy.

Naukowcy odkryli nową planetę zbuntowaną za pomocą teleskopu Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), tutaj, w Chile. KRZYSZTOF ULACZYK / WIKIMEDIA COMMONS ( CC BY-SA 2.5 )

Co dalej

Ta malutka planeta przesuwa granice możliwości teleskopów takich jak OGLE – mówi Mróz. Aby znaleźć o wiele więcej, astronomowie potrzebują teleskopu w kosmosie, który sprosta wyzwaniu.

W tym miejscu pojawia się Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace. Wystartuje około 2025 roku. Będzie tak duży, jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a, ale jednocześnie zobaczy 100 razy więcej nieba. Nowy teleskop nosi imię Nancy Grace Roman, pierwszego głównego astronoma NASA. W 1959 roku napisała, że umieszczenie teleskopu w kosmosie pozwoliłoby astronomom na znalezienie planet wokół innych gwiazd . (Teleskop o tej samej nazwie nie będzie pierwszym tego typu teleskopem w kosmosie. Na przykład teleskop kosmiczny Keplera znalazł ponad 2700 egzoplanet, zanim skończył się gaz w 2018 roku).

Teleskop rzymski będzie krążył wysoko nad chwiejną atmosferą Ziemi. Stamtąd będzie w stanie znaleźć wiele planet wędrujących (i zrobić wiele innych badań naukowych).

Teleskop kosmiczny Nancy Grace Roman będzie szukał egzoplanet, a także zajmie się wieloma innymi dziedzinami nauki. NASA

„W tej chwili niewiele wiemy o planetach swobodnie pływających” – mówi Samson Johnson. Jest astronomem na Ohio State University w Columbus. Niedawno on i inni naukowcy obliczyli, ile planet “swobodnych” się w powietrzu może znaleźć rzymski teleskop. Szacują, że może znaleźć co najmniej 250, niektóre tak małe jak Mars.

Takie odkrycia mogą wiele powiedzieć astronomom o powstawaniu planet. Niektóre z układów słonecznych w naszej galaktyce wykazują ślady dawnego bałaganu. Są domem dla planet, których orbity są nachylone i rozmieszczone w dziwny sposób. Ale inne systemy słoneczne są schludne i uporządkowane.

„Jedno z przyszłych pytań brzmi: które jest bardziej powszechne?” Mówi Christiansen. Mówi, że jeśli rzymski teleskop wykryje wiele samotnych planet, może to oznaczać, że planety są często wyrzucane ze swoich domów. A to może oznaczać, że wiele młodych systemów planetarnych jest niechlujnych.

Nawet nasz własny układ słoneczny był kiedyś chaotyczny. Ale przez setki lat astronomowie zakładali, że nasz Układ Słoneczny zawsze wyglądał tak, jak teraz: ładny i zorganizowany. Myśleli też, że inne systemy planetarne będą podobne do naszego. Ale różnorodność światów, które odkryliśmy, w tym osierocone planety, pokazuje, że tak nie jest. Niektórzy naukowcy myślą teraz, że nasz Układ Słoneczny dawno temu stracił planetę.

„Jedną z miłych, najbardziej niesamowitych i ekscytujących rzeczy, które powstały z egzoplanet”, mówi Christiansen, „jest odkrycie, że istnieje tak wiele różnych typów układów planetarnych”.

Źródła: Christopher Crockett

P. Mróz et al. A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing eventThe Astrophysical Journal Letters. Vol. 903, November 1, 2020. doi: 10.3847/2041-8213/abbfad.

S.A. Johnson et al. Predictions of the Nancy Grace Roman Space Telescope Galactic Exoplanet Survey. II. Free-floating Planet Detection RatesThe Astronomical Journal. Vol. 160, September 2020. doi: 10.3847/1538-3881/aba75b.

N.G. Roman. Planets of other sunsThe Astronomical Journal. Vol. 64, October 1959. doi: 10.1086/108038.

Zdjęcia: NASA/JPL-CALTECH/R. HURT (CALTECH-IPAC)

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x