To wiadomość, na którą astronomowie czekali od lat. Międzynarodowy zespół naukowców, w którym kluczową rolę odegrali Polacy z projektu OGLE przy Uniwersytecie Warszawskim, opublikował na łamach prestiżowego tygodnika Science wyniki przełomowych badań. Po raz pierwszy w historii udało się precyzyjnie zważyć planetę swobodną – obiekt przemierzający Drogę Mleczną bez macierzystej gwiazdy – i udowodnić ponad wszelką wątpliwość, że nie jest to brązowy karzeł ani słaba gwiazda, lecz pełnoprawna planeta o masie zbliżonej do Saturna.
Choć hipoteza o istnieniu planet wyrzuconych z macierzystych układów i samotnie wędrujących przez kosmiczną otchłań funkcjonuje w nauce od dawna, ich badanie nastręcza ogromnych trudności. Obiekty te, zwane planetami swobodnymi (ang. rogue planets), nie świecą własnym światłem i nie oświetla ich żadne słońce, przez co pozostają niemal niewidzialne dla tradycyjnych teleskopów. Jedynym sposobem ich detekcji jest zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Do tej pory jednak nawet po wykryciu takiego zjawiska astronomowie często nie byli w stanie określić dokładnej masy obiektu, co pozostawiało margines niepewności. Aż do teraz.
Kosmiczna waga: Współpraca Ziemi i satelity Gaia
Opisane w Science zjawisko, skatalogowane jako OGLE-2024-BLG-0516 (oraz KMT-2024-BLG-0792), zostało zaobserwowane niezależnie przez teleskopy naziemne – w tym polski teleskop w Obserwatorium Las Campanas w Chile – oraz europejski teleskop kosmiczny Gaia.
To właśnie ta podwójna perspektywa okazała się kluczem do sukcesu. Zwykłe mikrosoczewkowanie pozwala jedynie stwierdzić, że jakiś obiekt zakrzywił światło odległej gwiazdy tła. Niestety, krótki czas trwania zjawiska może być wywołany zarówno przez lekki obiekt (planetę) znajdujący się blisko nas, jak i cięższy obiekt poruszający się powoli w dużej odległości. Naukowcy nazywają ten problem degeneracją parametrów.
Dzięki temu, że zjawisko obserwował jednocześnie teleskop OGLE z Ziemi i sonda Gaia znajdująca się w odległości 1,5 miliona kilometrów od nas, uzyskano efekt tzw. paralaksy mikrosoczewkowej. Gaia zarejestrowała pojaśnienie gwiazdy z niewielkim przesunięciem czasowym względem obserwacji naziemnych. Ta różnica pozwoliła astronomom precyzyjnie wyliczyć odległość do soczewkującego obiektu, a w konsekwencji – jego masę.
Saturn bez Słońca
Wyniki analiz są jednoznaczne. Obiekt, który wywołał zjawisko, ma masę wynoszącą około 0,22 masy Jowisza, co odpowiada w przybliżeniu 70 masom Ziemi. Jest to więc ciało niebieskie o masie nieco mniejszej od Saturna.
Co więcej, badacze wykluczyli obecność jakiejkolwiek gwiazdy w promieniu co najmniej 20 jednostek astronomicznych od tego obiektu. Oznacza to, że mamy do czynienia z prawdziwą sierotą – planetą, która nie krąży wokół żadnego słońca.
Triumf warszawskich astronomów
Publikacja w Science to ogromny sukces polskiej astronomii. Zespół OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), kierowany przez prof. Andrzeja Udalskiego z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, od ponad trzech dekad jest światowym liderem w dziedzinie mikrosoczewkowania.
Współautorami odkrycia są m.in. dr Przemek Mróz, dr Jan Skowron, dr Milena Ratajczak czy prof. Łukasz Wyrzykowski. To właśnie wieloletnie doświadczenie Polaków i unikalne dane zbierane przez teleskop warszawski pozwoliły na tak precyzyjną analizę tego rzadkiego zjawiska. Jak podkreślają badacze, jest to odkrycie dekady, które ostatecznie kończy dyskusję na temat tego, czy obiekty te są rzeczywiście planetami o masach planetarnych, czy może czymś innym.
Co to oznacza dla nauki?
Potwierdzenie istnienia i precyzyjny pomiar masy tak dużej planety swobodnej rzuca nowe światło na teorie formowania się układów planetarnych. Przypuszcza się, że takie obiekty powstają w normalnych dyskach protoplanetarnych wokół młodych gwiazd, ale na skutek grawitacyjnych interakcji z innym rodzeństwem (np. przemieszczającymi się gazowymi olbrzymami) zostają wystrzelone w przestrzeń międzygwiazdową.
Odkrycie to jest zaledwie wierzchołkiem góry lodowej. Astronomowie szacują, że w Drodze Mlecznej planet swobodnych może być więcej niż gwiazd. Dzięki metodzie wykorzystanej przez zespół OGLE i misję Gaia zyskaliśmy potężne narzędzie do ich badania, co przybliża nas do zrozumienia, jak burzliwa i dynamiczna jest historia powstawania planet – w tym również naszej Ziemi.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: Science, doi: 10.1126/science.adv9266
