Pozasłoneczne układy planetarne są wszędzie

0

Obecność planet krążących wokół innych gwiazd jest regułą – tak wynika z badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół astronomów, w skład którego wchodzili także naukowcy z prowadzonego w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego projektu OGLE. Praca informująca o odkryciu ukaże się w jutrzejszym wydaniu prestiżowego tygodnika naukowego “Nature”.

Praca opisująca wyniki badań, która zostanie opublikowana w tygodniku naukowym “Nature” jest zatytułowana “One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations”. Jej autorami są między innymi członkowie zespołu OGLE – Andrzej Udalski, Marcin Kubiak, Michał Szymański, Grzegorz Pietrzyński, Igor Soszyński, Łukasz Wyrzykowski, Krzysztof Ulaczyk, Radosław Poleski, Szymon Kozłowski i Paweł Pietrukowicz.(Astronomia.pl)

Po kilku sezonach obserwacyjnych projekt OGLE-IV dostarczy unikalnych danych umożliwiających dużo precyzyjniejsze scharakteryzowanie planet pozasłonecznych w układach związanych, krążących wokół macierzystych gwiazd w odległości od około jednej do kilku odległości Ziemia-Słońce. Badanie własności tego typu planet, znajdujących się w niezmiernie ważnych rejonach systemów planetarnych, poza tak zwaną linią śniegu, gdzie układy planetarne powstają, jest możliwe obecnie tylko za pomocą techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

Wyniki opublikowane w Nature to efekt poszukiwań planet pozasłonecznych przez pierwszą generację przeglądów mikrosoczewkowych nieba. W marcu 2010 roku rozpoczęła się czwarta faza projektu OGLE, będąca planetarnym przeglądem mikrosoczewkowym nieba nowej generacji. Projekt OGLE-IV odkrywa obecnie około 2000 zjawisk mikrosoczewkowania rocznie – kilka razy więcej zjawisk niż w poprzednich fazach. Równocześnie rejestrowana jest znacząco większa liczba zjawisk mikrosoczewkowania planetarnego.

W maju 2011 roku zespół OGLE wraz z nowozelandzko-japońską grupą MOA ogłosił, również na łamach tygodnika “Nature”, odkrycie nowej kategorii planet pozasłonecznych – tak zwanych planet swobodnych (odkrycie to zostało wymienione jako jeden z 10 przebojów naukowych roku 2011 przez tygodnik “Science”). Są to obiekty planetarne oderwane od swych macierzystych gwiazd na skutek oddziaływań grawitacyjnych pomiędzy planetami lub sąsiednimi gwiazdami i krążące swobodnie w Galaktyce. W tym przypadku oszacowanie częstości występowania tego typu obiektów również wskazuje na powszechność występowania obiektów planetarnych we Wszechświecie.

Dokładna analiza zebranych danych w połączeniu z informacjami o poprzednich odkryciach planet pozasłonecznych metodą mikrosoczewkowania oraz przypadkami, w których obecności planet nie zarejestrowano pozwoliła oszacować powszechność występowania planet pozasłonecznych. W obszarze odległości od macierzystej gwiazdy odpowiadającej odległościom 0,7-10 odległości Ziemia-Słońce i zakresie mas planety od 5 mas Ziemi (super-Ziemia) do 10 mas Jowisza, jedna na sześć badanych gwiazd ma planetę o masie Jowisza, połowa planetę o masie Neptuna i aż dwie trzecie małomasywną super-Ziemię. Średnia liczba planet przypadająca na gwiazdę jest zatem większa niż jeden. Układy planetarne są więc we Wszechświecie regułą, a nie wyjątkiem, a małomasywne planety podobne do Ziemi występują powszechnie.

W analizowanym zestawie danych pochodzących z PLANET i OGLE analizowano 440 zjawisk mikrosoczewkowania, wśród których odkryto trzy planety pozasłoneczne – małomasywną super-Ziemię oraz planety o masie zbliżonej do Neptuna i Jowisza. Z punktu widzenia prawdopodobieństwa występowania mikrosoczewkowania planetarnego jest to liczba znacznie przekraczająca oczekiwania. Odkrycie świadczy więc o tym, że albo astronomowie mieli w przypadku tych badań wyjątkowo duże szczęście, albo, co dużo bardziej prawdopodobne, liczba pozasłonecznych układów planetarnych jest znacznie większa niż uprzednio przypuszczano.

Choć metoda mikrosoczewkowania jest uznawana za potężne narzędzie i pozwala na znajdowanie planet, które są aktualnie poza zasięgiem innych metod, detekcja planet jest trudna, gdyż do zajścia zjawiska konieczne jest niesłychanie precyzyjne, a więc mało prawdopodobne ustawienie się w przestrzeni gwiazdy tła i obiektu soczewkującego. Dlatego do wykrywania zjawisk mikrosoczewkowania konieczne są ciągłe obserwacje dziesiątków milionów gwiazd w celu wyłuskania tych niezwykle rzadkich przypadków.

Analizowane zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego zostały odkryte przez warszawski zespół OGLE w latach 2002-2007 i były regularnie obserwowane z Obserwatorium Las Campanas w Chile za pomocą 1,3-metrowego teleskopu. Zespół PLANET, który zbudował sieć instrumentów na trzech kontynentach, prowadził dodatkowe obserwacje tych zjawisk umożliwiając nieprzerwane, 24-godzinne śledzenie zmian ich jasności.  Połączone dane obserwacyjne pozwoliły na stworzenie unikalnego materiału do badań statystycznych powszechności występowania planet pozasłonecznych.

Zespoły PLANET i OGLE w swych badaniach wykorzystały inną technikę – mikrosoczewkowania grawitacyjnego – która pozwala rejestrować planety z szerokiego zakresu mas, począwszy od obiektów tak małomasywnych, jak nasza Ziemia, a także krążące w dużo większych odległościach od macierzystych gwiazd (0,5-10 odległości Ziemia-Słońce). Metoda polega na precyzyjnych pomiarach pojaśnienia blasku odległej gwiazdy tła wywołanego przez przechodzący przed nią układ planetarny, który swym polem grawitacyjnym skupia dodatkowe światło tej gwiazdy i działa jak soczewka.

Większość odkrytych dotychczas planet została znaleziona dzięki metodom polegającym na pomiarach niewielkiego ruchu macierzystych gwiazd wywołanego grawitacyjnym przyciąganiem krążącej na orbicie planety lub dzięki obserwacjom drobnego osłabienia światła gwiazd, czyli mikro-zaćmień – tranzytów, podczas których planeta przechodzi przed tarczą swoje macierzystej gwiazdy. Obie te metody są jednak czułe głównie na obecność planet krążących stosunkowo blisko swych słońc.

Odkryto wiele unikalnych systemów różniących się od Układu Słonecznego, mierzono parametry fizyczne krążących w nich planet oraz analizowano ich atmosfery. Po pierwszym, ekscytującym okresie tych poszukiwań najważniejszym celem jest obecnie jednak udzielenie odpowiedzi na pytanie jak powszechne jest występowanie planet pozasłonecznych we Wszechświecie.

W ciągu ostatnich kilkunastu lat astronomowie odkryli ponad 700 planet pozasłonecznych, a kolejne ciała są w coraz większej liczbie znajdowane również przez misje kosmiczne, jak na przykład satelitę Kepler.

Badania mające na celu oszacowanie jak powszechne jest występowanie pozasłonecznych układów planetarnych wśród gwiazd Drogi Mlecznej zostały wykonane na podstawie sześcioletnich obserwacji dziesiątków milionów gwiazd za pomocą techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Uczestniczyli w nich naukowcy z międzynarodowego projektu PLANET oraz astronomowie pracujący przy wielkoskalowym przeglądzie nieba OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment), kierowanym przez prof. Andrzeja Udalskiego.

(Dziękujemy Panu Janowi Pomiernemu z serwisu astronomia.pl za podesłanie tekstu)

Share.

Comments are closed.