Egy rövid villanásban, amelyet a ... izzója rögzített TejútA csillagászat egy olyan ugrást tett, amely egészen a közelmúltig tudományos-fantasztikusnak tűnt: most először sikerült elérni. közvetlenül mérje meg a tömeget és a távolságot egy csillag nélkül vándorló bolygóról, amelynek tömege nagyon hasonló a SzaturnuszEz a világ, amelyet a KMT-2024-BLG-0792 és az OGLE-2024-BLG-0516 kódok azonosítanak, egyedül utazik a csillagközi térben, majdnem ... 10.000 fényév a földről.
A felfedezés, amelyet a folyóiratban tettek közzé, TudományEz a sebészeti koordinációnak köszönhető. földi megfigyelőállomások és az Európai Űrteleszkóp GaiaEz a közös erőfeszítés tette lehetővé, hogy első alkalommal nagy pontossággal lemérjenek egy kis tömegű kóbor bolygómegerősítve, hogy egyértelműen bolygószerű objektumról van szó, nem pedig barna törpéről vagy egy sikertelen csillagról.
Mi az a kóbor bolygó, és miért különleges ez az eset?
A hívások szabadon lebegő vagy vándorló bolygók Ezek bolygótömegű testek, amelyek nem keringenek egyetlen csillag körül sem. Ahelyett, hogy egy stabil pályát követnének egy Nap körül, a galaxisban csak a Nap gravitációjának vezetésével mozognak. globális gravitáció és múltbeli találkozások más hatalmas objektumokkal. Az elmélet évtizedek óta azt sugallja, hogy ezek nagyon nagy mennyiségben lehetnek jelen a Földön. Tejút, talán még többen, mint maguk a csillagok.
Ebben a konkrét esetben az elemzések azt mutatják, hogy a felvillanásért felelős objektum egy bolygó, amelynek 0,219-szerese a Jupiter tömegének, gyakorlatilag ugyanaz, mint SzaturnuszEz a szám könnyen kizárja a nagyon halvány csillag vagy barna törpe kategóriát. A kutatók azt állítják, hogy a legvalószínűbb, hogy „normális” bolygórendszerben született, egy csillag körül, amelyet később heves gravitációs kölcsönhatások löktek ki a csillagközi térbe.
Ezek a kiutasítási folyamatok a következőknek tudhatók be: óriásbolygók közötti gravitációs ütközésekEz egy instabil kísérőcsillag jelenlétének vagy egy másik csillag közeli elhaladásának tudható be a galaxis sűrű régióiban. Az eredmény egy olyan világ, amely elveszíti orbitális "otthonát", és végül egy... kozmikus csavargó, több milliárd éven át egyedül utazva.
Egyes modellek azt is sugallják, hogy bizonyos kóbor bolygók elszigetelten, az összeomlás révén keletkezhetnek. gáz- és porfelhőkEgy csillagra hasonlít, de hiányzik belőle a magfúzió beindulásához szükséges tömeg. Az objektum Szaturnusz-szerű tömege és jellemzői azonban jobban illeszkednek a forgatókönyvhöz, amely szerint bolygó kiűződött a szülőrendszeréből mint a miniatűr csillagkeletkezésével.
Korábbi tanulmányok már utaltak arra, hogy számos csillagtalan világ létezhet, de a tömegükre vonatkozó becslések eddig nagyon közvetettek voltak. Ez a felfedezés szilárd adatokkal igazolja, hogy A kóbor bolygók populációjában jellemzően bolygószerű objektumok találhatók., protoplanetáris korongokon születtek, majd később a mélyűrbe száműzték.
Gravitációs mikrolencsézés: a láthatatlan látása
Egy olyan bolygó észlelése, amely nem bocsát ki fényt és nincs hozzá tartozó csillag, a priori szinte lehetetlen feladat. A kulcs abban rejlik, hogy kihasználjuk a gravitációs mikrolencsézés, egy Einstein általános relativitáselmélete által megjósolt hatás: amikor egy nagy tömegű tárgy közvetlenül egy távoli csillag előtt halad el, a gravitációja görbíti a fény útját és egyfajta kozmikus nagyítóként működik.
A Földről nézve ez a hatás egyfajta átmeneti fényerő-növekedés a háttércsillagról. Ha az előttünk elsuhanó objektum egy bolygó, a felvillanás általában rövid, gyakran csak néhány óráig vagy akár egy-két napig is tart. Ezért vannak olyan hálózatok, mint a OGLE (Optikai Gravitációs Lencsekísérlet) és a koreai KMTNet Folyamatosan és gyakran figyelik a Tejútrendszer középpontja felé haladó több millió csillagot.
A Szaturnusz tömegű bolygóhoz kapcsolódó eseményt észlelték May 3 2024 azok miatt a közvélemény-kutatások miatt, amelyek a következő kategóriába sorolták őt KMT‑2024‑BLG‑0792 y OGLE‑2024‑BLG‑0516Amit megfigyeltek, az egy átmeneti fényerő-növekedés volt. vörös óriás a galaktikus dudorban, amely akkor keletkezik, amikor a bolygó áthalad a csillag és a látóvonalunk között.
A fénygörbe részletes elemzése már arra utalt, hogy a felelős objektum tömege egyértelműen kisebb, mint a JupiteréDe ez nem volt elég a súlyának pontos meghatározásához. A mikrolencsék fő hagyományos korlátja, hogy önmagukban nem teszik lehetővé a súly egyértelmű meghatározását. a tárgytól való távolságÉs jól ismert távolság nélkül a tömeg matematikai degenerációba bonyolódik.
Ennek a blokknak a megtöréséhez egy másik megfigyelési összetevőt is hozzá kellett adni: ugyanazon mikrolencsézési esemény mérését a két pont nagyon távol van egymástól a térben és hasonlítsa össze rendkívül részletesen azt a pillanatot, amikor a fényerő elérte a maximumát az egyes helyszíneken. Ez az időbeli különbség az úgynevezett mikrolencsés parallaxis.
Gaia, mint „második kamera” az űrben
Itt jön képbe az űrteleszkóp. Gaiaa küldetése Európai Űrügynökség (ESA) Eredetileg több mint egymilliárd csillag rendkívül nagy pontosságú feltérképezésére tervezték. Bár elsődleges célja nem a feltörekvő bolygók felkutatása volt, kiváltságos helyzet az űrben Tökéletes partnerré tette ezt a természetes kísérletet.
Gaiát pályára állították a Lagrange-pont L2 a Nap-Föld rendszerben, körülbelül 1,5 milliárd kilométer bolygónkról. Innen folyamatosan figyelte az eget, példátlan pontossággal rögzítve a csillagok helyzetét, fényességét és mozgását. Több mint egy évtized alatt teljesen megváltoztatta a galaxisunk szerkezetéről alkotott képünket.
Néhány rövid idő alatt 48 óra A kóbor bolygó mikrolencsés eseménye során számos valószínűtlen tényező együttesen hatott: a Gaia pontosan az égboltnak azt a régióját pásztázta, ráadásul egy különösen kedvező pályakonfigurációamely lehetővé tette számára, hogy körülbelül 16 óra alatt hatszor figyelje meg az érintett csillagot, nagyon közel a nagyítás csúcsához.
Eközben a földi hálózatok OGLE és KMTNet Ugyanazt a villanást követték nyomon obszervatóriumokból Chile, Dél-Afrika és AusztráliaAmikor a kutatók összehasonlították az adatokat, azt találták, hogy a fény a Gaián majdnem elérte a maximumát két órával később mint a Földön. Ez a kis különbség, az esemény részletes modellezésével kombinálva kulcsfontosságú volt a kiszámításhoz mikrolencsés parallaxis.
A parallaxis mérésével a csapat nagy pontossággal meg tudta határozni a távolság a vándorló bolygótólkörül 3.050 parszekVagyis körülbelül 9.950 fényévnyire van a galaxis középpontja felé. A távolság most meghatározott értéke alapján ugyanaz a fénygörbe adta a tömeget: körülbelül a A Jupiter tömegének 22%-agyakorlatilag megegyezik a Szaturnusszal. Ez az első alkalom, hogy ilyen tiszta mérést sikerült elérni kis tömegű, szabadon lebegő bolygó.
Egy nemzetközi projekt erős európai fókuszlal
Ezen eredmény mögött széleskörű nemzetközi együttműködés áll, nevezetesen a központok bevonásával. Ázsia, Európa és az Egyesült ÁllamokA tanulmányt vezeti Subo Dong, a Csillagászati Tanszéktől Pekingi Egyetem, és magában foglalja a következő csapatokat: Kavli Csillagászati és Asztrofizikai Intézet, The Koreai Csillagászati és Űrtudományi Intézet-ban Varsói Egyetem és Cambridge Egyetem, Többek között.
Európai oldalon a szerepe a Lengyelország és az OGLE projekt Alapvető fontosságú volt. A Csillagászati Obszervatóriumtól Varsói Egyetem, a csoportot vezette Andrzej Udalski Évek óta figyeli a galaktikus központot mikrolencsés események után kutatva. Adatai, a KMTNet és a Gaia adataival kombinálva lehetővé tették a tudósok számára, hogy egy mindössze néhány órán át tartó felvillanást egy... egy vándorló bolygó pontos portréja.
Olyan országok kutatói, mint például Egyesült Királyság, Németország, Izrael, Svájc és az Egyesült Államok, a működtetésért felelős konzorciumok mellett Gaia az ESA számára. A különböző kontinenseken található állomások közötti együttműködés elengedhetetlen volt a cél eléréséhez. szinte folyamatos lefedettség az esemény bekövetkezése
A nemzetközi médiának adott nyilatkozataiban Subo Dong hangsúlyozta, hogy a legnagyobb nehézséget az jelentette, hogy „legyőzni az időt”, mivel a mikrolencsézési esemény csak körülbelül két napig tartott. Elmagyarázta, hogy a ... kombinációjarendkívüli szerencse„— hogy a Gaia pontosan ott kereste a terepet, ahol szükség volt rá—, és a terepi felmérések kitartása lehetővé tette azt, amit eddig gyakorlatilag elérhetetlennek tartottak.”
Egy másik a szerzők közül, Przemek Mróz, a Varsói Egyetem Csillagászati Obszervatóriumának munkatársa kiemelte, hogy az eredmény „erős lendületet” ad majd a jövőbeli intenzív kampányok az ilyen típusú objektumoknak szentelve. A tapasztalat azt mutatja, hogy a Föld és az űr közötti összehangolt megfigyelések nemcsak megvalósíthatók, hanem standard eszközzé válhatnak a tanulmányozásban. csillag nélküli bolygók.
Mit árul el ez a bolygó a csillagtalan világok lakosságáról?
A csillagászok már a munka előtt gyanították, hogy a vándorbolygók Nagyon sok lehet belőlük. Egyes tanulmányok szerint ezeknek a testeknek a teljes száma hogy elérje, vagy akár meghaladja a csillagokét a Tejútrendszerben. A közvetlen tömegmérések hiánya azonban megnehezítette annak megállapítását, hogy a detektált jelöltek valójában bolygók, vagy egyes esetekben csillagszerű objektumok.
Ennek a bolygónak a mérete Szaturnusz tömeg Áttöri ezt a korlátot: bebizonyítja, hogy az OGLE, a KMTNet és más programok által megfigyelt rövid felvillanások legalább egy része megfelel a következőnek: bolygótömegű világok, amelyeket kilöktek a rendszereikbőlés nem csak a bolygók és csillagok közötti köztes égitestekre. Szilárd alapot nyújt annak becsléséhez, hogy hány „vándor” tölti meg a csillagközi teret.
Ha a modellek helyesek, a Tejútrendszert benépesíthetik billiónyi vándorló bolygóCsendesen és hidegen szelik át a csillagok közötti sötétséget. Némelyikük vastag légkörrel vagy belső hőforrással rendelkezhet; mások jeges gömbök lehetnek, amelyek örök éjszakába merültek. Jelenleg csak egy apró töredéküket tudjuk észlelni, amikor a háttércsillaggal való együttállásuk kellően tökéletes.
Ez a bolygótípus kulcsfontosságú információkat is nyújt a Földről. a bolygórendszerek dinamikájaMinden egyes kidobott világ a rendszer életének első néhány millió évében lezajlott erőszakos folyamatok nyoma: gázóriások vándorlása, a pályákat destabilizáló rezonanciák, szomszédos csillagokkal való közeli találkozások… A vándorlók populációjának rekonstruálásával a csillagászok képesek… rekonstruálni a kialakulás és az evolúció történetét olyan rendszerekről, mint a miénk.
Európai kontextusban az eredmény megerősíti az ESA és partnerei központi szereplőként betöltött pozícióját a exobolygó-tudomány és kóbor világokA Gaia, amelyet egy másik nagyszabású küldetésre terveztek, kulcsfontosságú elemet biztosított egy feltörekvő területen, amely hamarosan új űrteleszkópokat fog üzemeltetni, amelyeket Európa és más űrhatalmak is működtetnek.
A közelgő küldetések szerepe: Roman, Earth 2.0 és azon túl
A KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516 esete éppen akkor történik, amikor a csillagászati közösség egy új generációs műszerre készül, amelyek nagyrészt a ... bolygókeresés mikrolencsékkel. Közülük kiemelkedik a Nancy Grace római űrtávcső a NASA-tól, amelynek felbocsátását az évtized második felére tervezik.
Roman nagyszabású mikrolencsés felméréseket fog végezni, amelyek érzékenysége és megfigyelési aránya messze meghaladja a jelenlegi módszerekét. A szimulációk azt sugallják, hogy ez lehetséges. több száz vagy több ezer kóbor bolygót észlelhetbeleértve a Földéhez hasonló tömegű objektumokat, és példátlan pontossággal mérik azok eloszlását. Európa számára ez a küldetés ideális kiegészítője lesz a Gaia-adatoknak és más projekteknek, mint például Eukleidész.
Ezt az erőfeszítést a kínai műhold fogja kiegészíteni. Föld 2.0amelynek indulása várhatóan 2028 körül várható, és amely szintén törekedni fog exobolygók és csillagtalan világok többek között gravitációs mikrolencsézést használva. A kutatók abban reménykednek, hogy a Földről végzett megfigyeléseket – olyan létesítményekkel, mint a jövőbeli Vera Rubin Obszervatórium– és ezekből az űrküldetésekből kiindulva, hogy maximalizálják az olyan események észlelését, mint amilyen ezen a szaturnusz tömegű bolygón is történt.
Folyamatban lévő küldetések, mint például maga a küldetés Az ESA Gaia űrteleszkópja, és mások, amelyek az elkövetkező években kerülnek üzembe, egyre szélesebb katalógusokat fognak generálni, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy elmozduljunk a konkrét megállapítások részletes statisztikai vizsgálatokhoz. Az ötlet alapvető kérdések megválaszolása: hány kóbor bolygó létezik, melyek a leggyakoribb tömegtartományok, hogyan oszlanak el a galaxisban, és mit árulnak el a bolygókeletkezés erőszakosságáról és kreativitásáról?
A tanulmány szerzői szerint ez a Ez az első alkalom, hogy egy kóbor bolygót mikrolencsés parallaxis segítségével mértek meg. ilyen tisztánlátással. Sikere számos csoportot arra ösztönöz, hogy összehangolt kampányokat tervezzenek a földi teleszkópok és a Romanhoz vagy a Föld 2.0-hoz hasonló küldetések között, azzal a céllal, hogy a mostani kivételes megfigyelést egy... rutinszerű használati technika.
Minden erre a kis villanásra utal, amelyet egy bolygó okozott a Szaturnuséhoz hasonló tömeg A Földtől közel 10 000 fényévnyire található objektum fordulópontot jelent majd: bebizonyítja, hogy lehetséges. mérje meg és pontosan keresse meg az egyedül utazó világokat A Föld felszínéről és az űrből egyidejű megfigyelések felhasználásával megnyitja az ajtót egy olyan jövő felé, amelyben valódi galaktikus népszámlálást kapunk a kóbor bolygókról, ami kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogy a bolygórendszerek hogyan alakulnak ki, bomlanak le és fejlődnek a Tejútrendszerben.
