Vår galax kanske vimlar av oseriösa planeter, gravitationsmässigt obunden till någon stjärna. Ett internationellt team av forskare, ledd av polska astronomer, har tillkännagett upptäckten av den minsta jordstora frisvävande planet som hittills hittats.

över 4, 000 extrasolära planeter har upptäckts hittills. Även om många av de kända exoplaneterna inte liknar dem i vårt solsystem, de har en sak gemensamt – de kretsar alla runt en stjärna. Dock, teorier om planetbildning och evolution förutspår förekomsten av fritt flytande (skurkaktiga) planeter, gravitationsmässigt obunden till någon stjärna. Verkligen, några år sedan, Polska astronomer från OGLE-teamet från det astronomiska observatoriet vid Warszawas universitet gav de första bevisen för existensen av sådana planeter i Vintergatan. Skriver in Astrofysiska tidskriftsbrev , OGLE-astronomer tillkännagav upptäckten av den minsta skurkplanet som hittills hittats.

Exoplaneter kan endast sällan observeras direkt. Vanligtvis, astronomer hittar planeter med hjälp av observationer av ljuset från planetens värdstjärna. Till exempel, om en planet korsar framför sin moderstjärnas skiva, då sjunker stjärnans observerade ljusstyrka periodvis med en liten mängd, vilket orsakar så kallade transiter. Astronomer kan också mäta stjärnans rörelse som orsakas av planeten.

Frisvävande planeter avger praktiskt taget ingen strålning och – per definition – kretsar de inte kring någon värdstjärna, så de kan inte upptäckas med traditionella metoder för astrofysisk upptäckt. Ändå, oseriösa planeter kan upptäckas med hjälp av ett astronomiskt fenomen som kallas gravitationell mikrolinsning. Mikrolinsning är resultatet av Einsteins allmänna relativitetsteori – ett massivt objekt (linsen) kan böja ljuset från ett ljust bakgrundsobjekt (källan). Linsens gravitation fungerar som ett enormt förstoringsglas som böjer och förstorar ljuset från avlägsna stjärnor.

"Om ett massivt föremål (en stjärna eller en planet) passerar mellan en jordbaserad observatör och en avlägsen källstjärna, dess gravitation kan avleda och fokusera ljus från källan. Observatören kommer att mäta en kort ljusning av källstjärnan, " förklarar Dr Przemek Mroz, en postdoktor vid California Institute of Technology och en huvudförfattare till studien. "Möjligheterna att observera mikrolinsning är extremt små eftersom tre objekt - källa, lins, och observatör – måste vara nästan perfekt anpassade. Om vi ​​bara observerade en källstjärna, vi skulle behöva vänta nästan en miljon år för att se källan bli mikrolinsad, " han lägger till.

Det är därför moderna undersökningar som letar efter gravitationsmikrolinsningshändelser övervakar hundratals miljoner stjärnor i Vintergatans centrum, där chanserna för mikrolinsning är störst. OGLE-undersökningen – ledd av astronomer vid Warszawas universitet – genomför ett sådant experiment. OGLE är en av de största och längsta himmelundersökningarna, startade sin verksamhet för över 28 år sedan. För närvarande, OGLE-astronomer använder ett 1,3-meters Warszawa-teleskop beläget vid Las Campanas-observatoriet, Chile. Varje klar natt, de riktar sitt teleskop mot de centrala delarna av galaxen och observerar hundratals miljoner stjärnor, letar efter dem som ändrar sin ljusstyrka.

Gravitationsmikrolinsing beror inte på linsens ljusstyrka, så det möjliggör studier av svaga eller mörka föremål som planeter. Varaktigheten av mikrolinsningshändelser beror på linsobjektets massa – ju mindre massiv linsen är, desto kortare är mikrolinsningshändelsen. De flesta av de observerade händelserna, som vanligtvis varar flera dagar, orsakas av stjärnor. Mikrolinsningshändelser som tillskrivs fritt flytande planeter har en tidsskala på knappt några timmar. Genom att mäta varaktigheten av en mikrolinsningshändelse (och formen på dess ljuskurva) kan vi uppskatta massan av linsobjektet.

Forskarna tillkännagav upptäckten av den kortaste tidsskaliga mikrolinsningshändelsen som någonsin hittats, kallas OGLE-2016-BLG-1928, som har en tidsskala på bara 42 minuter. "När vi först såg den här händelsen, det var tydligt att det måste ha orsakats av ett extremt litet föremål, " säger Dr Radoslaw Poleski från det astronomiska observatoriet vid Warszawas universitet, en medförfattare till studien.

Verkligen, modeller av händelsen indikerar att linsen måste ha varit mindre massiv än jorden, det var förmodligen ett föremål av Marsmassa. Dessutom, linsen är troligen en oseriös planet. "Om linsen kretsade runt en stjärna, vi skulle upptäcka dess närvaro i ljuskurvan för händelsen, " tillägger Dr. Poleski. "Vi kan utesluta att planeten har en stjärna inom cirka 8 astronomiska enheter (den astronomiska enheten är avståndet mellan jorden och solen)."

OGLE-astronomer gav de första bevisen för en stor population av oseriösa planeter i Vintergatan för några år sedan. Dock, den nyupptäckta planeten är den minsta skurkvärld som någonsin hittats. "Vår upptäckt visar att fritt flytande planeter med låg massa kan upptäckas och karakteriseras med hjälp av markbaserade teleskop, " säger prof. Andrzej Udalski, OGLE-projektets PI.

Astronomer misstänker att fritt svävande planeter faktiskt bildades i protoplanetära skivor runt stjärnor (som "vanliga" planeter) och de har kastats ut från sina moderplanetsystem efter gravitationsinteraktioner med andra kroppar, till exempel, med andra planeter i systemet. Teorier om planetbildning förutspår att de utstötta planeterna vanligtvis borde vara mindre än jorden. Således, Att studera fritt flytande planeter gör det möjligt för oss att förstå unga planetsystems turbulenta förflutna, som solsystemet.

Sökandet efter fritt flytande planeter är en av de vetenskapliga drivkrafterna bakom Nancy Grace Roman Space Telescope, som för närvarande konstrueras av NASA. Observatoriet är planerat att starta sin verksamhet i mitten av 2020-talet.

På grund av händelsens korthet, ytterligare observationer som samlats in av Korea Microlensing Telescope Network (KMTNet) behövdes för att karakterisera händelsen. KMTNet driver ett nätverk av tre teleskop – i Chile, Australien, och Sydafrika.