Polscy astronomowie odkryli nowy typ planet
W tygodniku naukowym "Nature" ukazała się praca, w której międzynarodowy zespół astronomów poinformował o nowej klasie planet pozasłonecznych - planetach swobodnych. Znaczny udział w tym odkryciu mieli naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.
Swobodnie poruszające się ciała o masach rzędu masy Jowisza zostały znalezione podczas fotometrycznego przeglądu nieba prowadzonego w kierunku centrum Galaktyki w ramach w poszukiwania zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Astronomowie przypuszczają, że nowoodkryte obiekty to planety, które z formujących się układów planetarnych zostały wyrzucone przez siły grawitacyjne.
Poza naukowcami z prowadzonego w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego pod kierownictwem prof. dr hab. Andrzeja Udalskiego wielkoskalowego przeglądu nieba OGLE (ang. Optical Gravitational Lensing Experiment), w skład zespołu, który dokonał odkrycia wchodzą astronomowie z japońsko-nowozelandzkiej grupy MOA (ang. Microlensing Observations in Astrophysics).
To właśnie w oparciu o dane fotometryczne zebrane przez ten ostatni zespół w latach 2006-2007 w obserwatorium Mt. John w Nowej Zelandii udało się znaleźć dziesięć przypadków krótkotrwałych zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego, które najprawdopodobniej zostały wywołane przez obiekty o masach porównywalnych z masą Jowisza.
Te prowadzone z dużą rozdzielczością czasową obserwacje kilku obszarów nieba udało się uzupełnić przez znacznie lepsze dane obserwacyjne zebrane przez korzystniej w tym wypadku położone obserwatorium Las Campanas (Chile) polskiego projektu OGLE, i dzięki temu potwierdzić mikrosoczewkowy charakter zaobserwowanych zjawisk.
Brak sygnału mikrosoczewkowania od centralnych gwiazd w zarejestrowanych zjawiskach świadczył o tym, że najprawdopodobniej są to swobodne planety, uwolnione z układów planetarnych lub planety krążące na bardzo odległych orbitach. Badania wskazują jednak, że te ostatnie przypadki są bardzo rzadkie.
Swobodne planety były przez lata przedmiotem spekulacji teorii naukowych, ale ich istnienie pozostawało niepewne. Odkrycie opisane w "Nature" pokazuje, że obiekty tego typu nie tylko istnieją, ale także, że ich liczba może być znacznie większa od oczekiwanej.
Wstępne oszacowania wskazują, że planet swobodnych o masie większej niż masa Jowisza, na wykrycie których pozwalają analizowane w pracy dane, może być nawet dwukrotnie więcej niż zwykłych gwiazd w Galaktyce. Co więcej, liczba swobodnych planet o masach mniejszych, których odkrycie będzie najprawdopodobniej możliwe w przyszłości, dzięki dokładniejszym obserwacjom prowadzonym m.in. spoza Ziemi, może być dużo większa niż swobodnych Jowiszów - zarówno teoria, jak i obserwacje planet związanych z gwiazdami pokazują, że małomasywnych planet jest znacząco więcej niż planet masywnych.
Dotychczas astronomom udało się znaleźć kilka samodzielnych obiektów planetopodobnych o masach kilku mas Jowisza, w okolicach powstających gromad gwiazdowych. Astronomowie sądzą jednak, że obiekty takiego typu powstają w sposób analogiczny do gwiazd, z kurczących się sferycznych obłoków pyłu i gazu, przez co są raczej podobne do tzw. brązowych karłów - niedoszłych gwiazd, których masa jest zbyt mała by stabilnie wytwarzać energię w procesach reakcji termojądrowych.
Z kolei przypuszcza się, że planety swobodne powstają w dyskach protoplanetarnych, z których zostają wystrzelone i oderwane od macierzystych układów planetarnych przez siły grawitacyjne. Dzieje się tak na skutek ich zbliżania do sąsiednich masywnych planet lub w rezultacie zbliżenia się do układu planetarnego sąsiednich gwiazd. Oderwane wówczas planety krążą na stabilnych orbitach wokół środka Galaktyki, podobnie jak inne gwiazdy, przez co pozostają niedostępne obserwacjom prowadzonym innymi niż mikrosoczewkowanie metodami.
Liczba zaobserwowanych przez OGLE i MOA swobodnych planet wydaje się potwierdzać scenariusz wystrzeliwania planet. W przeciwnym razie zaobserwowano by dużo mniej tych obiektów. Astronomowie przypuszczają, że systemy planetarne w fazie formowania często pozostają niestabilne i ucieczka z nich planet jest zjawiskiem częstym. Wystrzeliwanie planet mniej masywnych niż Jowisz jest przy tym prawdopodobnie powszechniejsze i ich liczba będzie dużo większa niż liczba masywnych planet swobodnych.
Wyniki opublikowane w "Nature" stanowią dopiero bardzo wstępne oszacowanie powszechności występowania planet swobodnych. Dokładniejsze informacje o ich liczebności, własnościach i parametrach będą możliwe po zebraniu znacząco większej próbki tych obiektów.
Obserwacje zbierane w trakcie rozpoczętej w marcu 2010 roku czwartej fazy projektu OGLE już od kilkunastu miesięcy dostarczają odpowiednich danych obserwacyjnych. Po kilku sezonach liczba zaobserwowanych zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego wywołanego przez swobodne planety powinna być wystarczająco duża do pełniejszej charakteryzacji ich własności.
Projekt OGLE-IV jest przeglądem nieba nowej generacji odkrywającym kilka razy więcej zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego niż dotychczas prowadzone przeglądy. Znalezienie planet swobodnych było możliwe dzięki wykorzystaniu wyników poszukiwania zjawisk krótkotrwałych.
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne następuje, gdy obdarzony masą obiekt (gwiazda, planeta) - soczewka - przechodzi przed inną odległą gwiazdą tła. Przechodzące ciało ugina swym polem grawitacyjnym promieniowanie gwiazdy tła powodując jej wzmocnienie i pojaśnienie. Takie zjawiska zostały przewidziane jako wynik teorii względności przez Alberta Einsteina i zaproponowane do wykorzystania w wielu współczesnych zastosowaniach astrofizycznych przez nieżyjącego już wybitnego polskiego astronoma, prof. Bohdana Paczyńskiego.
Czas trwania pojaśnienia soczewkowanej gwiazdy tła zależy od masy obiektu soczew kującego - w przypadku gwiazd pojaśnienie może trwać kilkadziesiąt dni, a w przypadku obiektów planetarnych jest krótkotrwałe, z reguły poniżej 2-3 dni.
Projekt OGLE-IV dostarczy też unikalnych danych umożliwiających scharakteryzowanie planet pozasłonecznych w układach związanych, krążących wokół macierzystych gwiazd w odległości od jednej do kilku odległości Ziemia-Słońce. Badanie własności tego typu planet, znajdujących się w niezmiernie ważnych rejonach systemów planetarnych - poza tzw. linią śniegu, gdzie układy planetarne powstają, jest możliwe obecnie tylko za pomocą techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego. W przyszłości planowane są misje kosmiczne (WFIRST), które pozwolą na jeszcze dokładniejsze scharakteryzowanie tego typu planet i planet swobodnych tą samą techniką.
Poza prof. dr hab. Andrzejem Udalskim, w skład zespołu OGLE wchodzą: prof. dr hab. Marcin Kubiak, dr hab. Michał Szymański, dr hab. Grzegorz Pietrzyński, dr hab. Igor Soszyński, dr Łukasz Wyrzykowski, Krzysztof Ulaczyk i Radosław Poleski.
[ Astronomia.pl - Jan Pomierny ]
Źródło: OGLE / Uniwersytet Warszawski / Nature
http://www.astronomia.pl/wiadomosci/index.php?id=2833Konkurs "Moje okno na Wszechświat"
http://www.scopedome.com/pl/konkurs-media.aspx