Byla objevena darebná planeta o hmotnosti Země, která se volně vznáší v Mléčné dráze bez hvězdy

Pokud je sluneční soustava rodinou, pak některé planety opouštějí domov dříve. Ať chtějí nebo ne. Jakmile opustí gravitační objetí své rodiny, jsou do značné míry předurčeni k tomu, aby se navždy unášeli mezihvězdným prostorem, bez vazby na žádnou hvězdu.

Astronomové tyto driftery rádi nazývají „darebácké planety“ a zlepšují se v jejich hledání. Tým astronomů našel jednoho z těchto driftujících darebáků, který má přibližně stejnou hmotnost jako Mars nebo Země.

Najít v hlubokém vesmíru něco, co nevyzařuje žádné vlastní světlo, je extrémně náročné. Ale právě to dělají dvě organizace. Jsou to OKUKOVAT (Experiment s optickou gravitační čočkou) spolupráce a KMTN (Korean Microlensing Telescope Network) spolupráce.

Nyní tým vědců z obou skupin oznámil objev planety s nízkou hmotností. V jeho blízkosti nejsou žádné hvězdy a jeho vzdálenost od Země není potvrzena. Tým tvrdí, že dokazuje, že technika mikročoček je účinná při hledání planet o hmotnosti Země, které se volně vznášejí ve vesmíru.

Umělecká ilustrace temné a tajemné planety. Obrazový kredit: NASA

Článek prezentující tento objev se jmenuje „ Kandidát na darebáckou planetu pozemské hmotnosti detekovaný v nejkratším časovém úseku mikročočky .“ Jako přispěvatelé této práce je uvedeno 30 autorů a hlavním autorem je Przemek Mróz, postdoktorand v oboru astronomie na Caltechu. Dokument je k dispozici na předtiskové stránce arxiv.org.

Astronomové si myslí, že v prvních dnech sluneční soustavy budou některé planety s nízkou hmotností vyvrženy z gravitačního sevření hvězdy. Věci mohou být v prvních dnech chaotické a gravitační interakce mezi hvězdou a všemi planetami mohou někdy poslat malé planety do vesmíru, aby se o sebe postaraly. „Podle teorií vzniku planet, jako je teorie akrece jádra, by typické hmotnosti vyvržených planet měly být mezi 0,3 a 1,0 hmotnosti Země,“ píší autoři.

Nalezení těchto drobných těles v obrovské temnotě vesmíru vyžaduje inovativní přístup: gravitační čočky.

Gravitační čočky vyžaduje dvě věci: vzdálený zdroj světla, obvykle hvězdu, a bližší objekt s dostatečnou hmotností, aby fungoval jako čočka a ohýbal světlo ze zdroje světla. V tomto případě planeta s nízkou hmotností funguje jako čočka. A v závislosti na tom, jak moc je světlo ze vzdálené hvězdy ovlivněno objektem v popředí, se astronomové mohou naučit docela dost.

Tato animace ukazuje, jak může gravitační mikročočka odhalit ostrovní světy. Když neviditelná darebná planeta prochází před vzdálenější hvězdou z našeho úhlu pohledu, světlo z hvězdy se ohýbá, když prochází pokřiveným časoprostorem kolem planety. Planeta funguje jako kosmická lupa, která zesiluje jas hvězdy v pozadí. Poděkování: Goddard Space Flight Center/CI Lab NASA

Relativně malý objekt, jako je planeta s nízkou hmotností, neohýbá mnoho světla a také ne příliš dlouho. Autoři ve svém článku říkají: „Očekává se, že mikročočky způsobené pozemskými nebezpečnými planetami budou mít extrémně malý úhlový Einsteinovy ​​poloměry (0,1 µas) a extrémně krátké časové lhůty (0,1 dne). Podle autorů se jedná o „nejextrémnější krátkodobou mikročočku, která byla dosud objevena“.

V posledních několika desetiletích vědění o exoplanetách explodovalo. Nyní jich známe tisíce a očekáváme, že téměř každá hvězda hostí planety. Všechny tyto znalosti vedly k aktualizovaným teoriím a modelům formování planet a sluneční soustavy. A tyto modely ukazují, že by mělo existovat mnoho darebných planet, které byly vyvrženy z jejich systémů.

Teoretická práce ukazuje, že by mohlo být miliardy nebo dokonce biliony volně plovoucích planet v Mléčné dráze. Autoři ve své práci vyjmenovávají způsoby, jak mohou tyto planety skončit osiřely: Rozptyl planety ; dynamické interakce mezi obřími planetami, které vedou k narušení oběžné dráhy menších vnitřních planet; interakce mezi hvězdami v binárních nebo trinárních systémech a hvězdokupách; hvězdné průlety; a vývoj hostitelské hvězdy za hlavní sekvence .

Umělcovo ztvárnění darebné planety velikosti Země přibližující se ke hvězdě. Kredit: Christine Pulliam (CfA)

Microlensing nabízí metodu, jak tyto malé darebné planety najít. Ale je to těžké. Problém není v tom, že jsou tak slabé. Jde o to, že mikročočkové události pro takto malá těla jsou kvůli jejich velikosti ve velmi krátkém časovém horizontu. Nově objevená planeta, která byla pojmenována „OGLE-2016-BLG-1928“, byla objevena v rámci mikročočky, která trvala pouhých 41,5 minuty. To není moc času na sběr podrobných dat.

Dříve byly nalezeny pouze čtyři další malé darebné planety, jako je tato, každá z nich v krátkém časovém horizontu mikročočky. Společně tyto události poskytují „silný důkaz pro populaci nepoctivých planet v Mléčné dráze,“ píší autoři.

Výzkumníci čelili řadě obtíží nejen při detekci této události, ale také při určení, že se skutečně jedná o planetu.

„Stejně jako v případě jiných mikročočkových událostí v krátkém časovém měřítku nemůžeme vyloučit přítomnost vzdáleného hvězdného společníka,“ píší. Dokázali vyloučit jakékoli hvězdné společníky na vzdálenost pouhých 8 AU. Ale mnoho planet obíhá kolem svých hvězd v mnohem větších vzdálenostech.

Tato planeta byla také nalezena „…na hranici současných limitů detekce krátkodobých mikročočkových událostí,“ píše se v článku. Autoři říkají, že to poukazuje na to, jak obtížné je hledání těchto událostí. Událost byla detekována také s relativně malým počtem datových bodů: pouze 15. (11 bylo od OGLE a 4 byly od KMTN.)

Malý počet datových bodů v detekci znamená, že „klesající část světelné křivky není plně pokryta pozorováním“. Tento nedostatek dat znamená, že existuje určitá nejistota ohledně povahy události mikročočky a určitá nejistota ohledně toho, že je to vlastně planeta. Část této nejistoty pramení ze samotné hvězdy v pozadí.

Tento obrázek ze studie ukazuje hvězdu, která fungovala jako zdroj světla v mikročočkovací události. Červené tečky označují hvězdy červeného obra v galaktickém výduti a modré tečky představují hvězdy hlavní sekvence na galaktickém disku. Data Gaia naznačují, že zdrojovou hvězdou je červený obr v galaktické výduti. Image Credit: Mroz et al, 2020.

'Zdrojová hvězda se nachází ve větvi červeného obra v diagramu barev a magnitudy a je známo, že někteří obři produkují hvězdné záblesky,' píší autoři. Mohli by přesvědčivě vyloučit hvězdné erupce jako příčinu události, spíše než darebáckou planetu?

„Nicméně vlastnosti události (její trvání, amplituda a
tvar světelné křivky) se neshodují s plápolajícími hvězdami.“ uzavírají.

Ale i přes nejistoty je tento objev stále důležitý. 'Čočka je tedy jedním z nejlepších kandidátů na dosud detekovanou planetu s pozemskou hmotností,' píší. I když je jejich hmotnostní měření pro objekt poněkud ambivalentní, ostatní vlastnosti události jsou „...v souladu s tím, že čočka je objektem o hmotnosti nižší než Země bez hvězdného společníka až do promítané vzdálenosti asi 8 au od planety.“

Rogue planety mají téměř nulový potenciál hostit život, takže možná nikdy nebudou tak intenzivním polem studia, jako se staly exoplanety. Ale stále jsou zajímavé a jako všechno ostatní mají vodítka k tomu, jak příroda funguje.

V budoucnu bude Římský vesmírný dalekohled Nancy Grace pomůže při hledání zlotřilých planet. Pro své poslání má toho na talíři hodně, včetně některých obrovských témat, jako je temná energie, a některých netrpělivě očekávaných úkolů, jako je snímkování exoplanet a získávání spekter jejich atmosfér.

Ale součástí jeho práce je také najít volně plovoucí darebné planety malý jako Mars. Ultravýkonný vesmírný dalekohled provede velký průzkum pomocí mikročoček, aby našel více těchto planet. Jeho zjištění nám pomohou lépe porozumět tomu, jak se naše vlastní Sluneční soustava vyrovná ostatním.

„Jak se náš pohled na vesmír rozšířil, uvědomili jsme si, že naše sluneční soustava může být neobvyklá,“ řekl Samson Johnson, postgraduální student na Ohio State University v Columbusu. tisková zpráva . 'Roman nám pomůže dozvědět se více o tom, jak zapadáme do vesmírného schématu věcí studiem darebných planet.'

Více:

• Nový výzkum: Kandidát na darebáckou planetu pozemské hmotnosti detekovaný v nejkratším časovém úseku mikročočky
• Vesmír dnes: V Mléčné dráze by mohlo být více darebných planet než hvězd. Zde je návod, jak je Nancy Grace najde
• Vesmír dnes: Planetární hmotné objekty objevené v jiných galaxiích