Wykorzystując obserwacje i dane archiwalne z obserwatoriów naziemnych i kosmicznych, astronomowie odkryli co najmniej 70 nowych swobodnie krążących planet – takich, które wędrują przez przestrzeń kosmiczną bez gwiazdy macierzystej – w pobliskim regionie Drogi Mlecznej. Jest to największa próbka takich planet znalezionych w jednej grupie i prawie podwaja liczbę poznanych planet tego typu.
Naukowcy odkryli grupę planet swobodnych – planet nieorbitujących wokół gwiazdy – w pobliskim regionie Drogi Mlecznej znanym jako asocjacja gwiazdowa OB Upper Scorpius. Przynajmniej 70, a może nawet 170 takich planet wielkości Jowisza zostało znalezionych dzięki analizie danych z ponad 20 lat obserwacji. Pierwsze swobodnie krążące planety zostały odkryte w latach 90-tych XX wieku, ale najnowsze odkrycia niemal podwoiły całkowitą liczbę znanych planet.
W nowych badaniach astronomowie wykorzystali obserwacje i dane archiwalne z różnych teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym m.in. z należących do Europejskiego Obserwatorium Połuniowego (ESO): Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA), VLT Survey Telescope (VST) oraz 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO; należącego do Europejskiej Agencji Kosmicznej satelity Gaia; instrumentu NEWFIRM, który pracował m.in. na 4-metrowym teleskopie w Cerro Tololo Inter-American Observatory; teleskopu Subaru i innych.
Skarby dostępne w archiwalnych danych NOIRLab miały fundamentalne znaczenie dla tego badania – mówi Hervé Bouy, astronom z Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i kierownik projektu badawczego. Potrzebowaliśmy obrazów o szerokim polu i bardzo głębokich, zarówno w świetle optycznym, jak i w bliskiej podczerwieni, obejmujących długi okres czasu. Tak więc Dark Energy Camera i NEWFIRM były bardzo atrakcyjne dla naszego projektu, ponieważ są to jedne z najczulszych kamer o szerokim polu na świecie.
Planety swobodne leżą w asocjacji OB Upper Scorpius, która jest oddalona od Ziemi o 420 lat świetlnych. Region ten zawiera kilka najbardziej znanych mgławic, w tym Mgławicę Rho Ophiuchi, Mgławicę Fajka, Barnard 68 i Worek Węgla.
Planety swobodne zostały odkryte głównie dzięki badaniom mikrosoczewkowania grawitacyjnego, w których astronomowie obserwują krótkie, przypadkowe wyrównanie między planetą a gwiazdą tła. Jednak mikrosoczewkowanie zdarza się tylko raz, co oznacza, że dalsze obserwacje są niemożliwe.
Jednak nowe planety zostały odkryte przy pomocy innej metody. Ponieważ znajdują się one z dala od jakichkolwiek oświetlających je gwiazd, normalnie nie byłyby możliwe do sfotografowania. Jednak Núria Miret-Roig z Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, na Uniwersytecie w Bordeaux we Francji, pierwsza autorka artykułu, oraz jej zespół wykorzystali fakt, że w kilka miliardów lat po ich uformowaniu, planety te są wciąż wystarczająco gorące, aby świecić, co czyni je bezpośrednio wykrywalnymi przez czułe kamery na dużych teleskopach. Zespół Miret-Roig wykorzystał 80 000 obserwacji do zmierzenia światła wszystkich członków asocjacji w szerokim zakresie długości fal optycznych i bliskiej podczerwieni, oraz połączył je z pomiarami ich ruchu na niebie.
Zmierzyliśmy drobne ruchy, barwę i jasność dziesiątek milionów źródeł na dużym obszarze nieba – wyjaśnia Miret-Roig. Te pomiary pozwoliły nam bezpiecznie zidentyfikować najsłabsze obiekty w tym regionie.
Odkrycie rzuca również światło na pochodzenie planet swobodnych. Niektórzy naukowcy uważają, że planety te mogą powstawać w wyniku zapadania się obłoku gazu, który jest zbyt mały, aby doprowadzić do powstania gwiazdy, lub że mogły one zostać wyrzucone z macierzystego układu. Jednak który z tych mechanizmów jest prawdziwy – pozostaje nieznane.
Model wyrzucenia sugeruje, że może istnieć jeszcze większa liczba planet swobodnych o rozmiarach Ziemi. Swobodne planety o masie Jowisza są najtrudniejsze do wyrzucenia, co oznacza, że może być nawet więcej swobodnych planet o masie Ziemi błąkających się po Galaktyce – mówi Miret-Roig.
Oczekuje się, że Obserwatorium Very Rubin oraz Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT) mogą znaleźć o wiele więcej planet swobodnych, gdy rozpoczną działalność naukową w tej dekadzie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Teleskopy ESO pomogły w odkryciu największej grupy planet swobodnych
- Largest Collection of Free-Floating Planets Found in the Milky Way
- A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association (na stronei Nature)
- A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association (na stronie ESO)
Źródło: NOIRLab / ESO
Na ilustracji: Wizja artystyczna swobodnej planety. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva.
