Polscy naukowcy w centrum przełomowego odkrycia. „Tego typu obiekty istnieją”

Międzynarodowy zespół astronomów, w którego skład weszli również badacze z Polski, dokonał przełomowego odkrycia: wykrył tak zwaną planetę swobodną i po raz pierwszy precyzyjnie określił jej masę. To bezpośredni dowód na istnienie tego rodzaju obiektów we Wszechświecie. O „przełomowym pomiarze” w badaniach planet pozasłonecznych poinformowało czasopismo naukowe „Science”.

Kluczową rolę w badaniach odegrali naukowcy związani z wielkoskalowym przeglądem nieba Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), prowadzonym w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego, a także z projektem Gaia Science Alerts realizowanym w ramach misji satelity Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Jak podkreśla OAUW, jest to pierwsze w pełni udokumentowane odkrycie zupełnie nowej klasy planet pozasłonecznych – bardzo licznej, a jednocześnie niemal niepoznanej grupy obiektów, kluczowej dla zrozumienia procesów powstawania i ewolucji układów planetarnych poza Układem Słonecznym.

– To odkrycie dekady, porównywalne z odkryciem pierwszych udokumentowanych planet pozasłonecznych w latach 90. ubiegłego wieku. Astronomowie wreszcie mają pewność, iż tego typu obiekty istnieją we Wszechświecie – komentuje profesor Andrzej Udalski, lider projektu OGLE.

Czym są planety swobodne i dlaczego tak trudno je znaleźć?

Zdecydowana większość znanych planet krąży wokół gwiazd. Astronomowie od dawna jednak zakładali, że w wyniku oddziaływań grawitacyjnych część planet może zostać wyrzucona ze swoich macierzystych układów i rozpocząć samotną wędrówkę przez międzygwiezdną przestrzeń. Takie obiekty określa się mianem planet swobodnych – nie są one związane z żadną gwiazdą i przemieszczają się przez Drogę Mleczną w pojedynkę.

Ich wykrycie stanowi ogromne wyzwanie. Klasyczne metody poszukiwania planet, takie jak metoda tranzytów czy pomiary prędkości radialnych gwiazd, w tym przypadku są bezużyteczne, ponieważ planety swobodne nie krążą wokół żadnego źródła światła.

Kluczowa okazała się technika mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Polega ona na obserwacji chwilowego wzmocnienia światła odległej gwiazdy, gdy na linii widzenia pojawi się masywny obiekt, który działa jak soczewka grawitacyjna. Metoda ta umożliwia wykrywanie również obiektów bardzo słabych lub całkowicie niewidocznych.

Do tej pory zidentyfikowano jedynie kilkanaście kandydatów na planety swobodne, jednak w ich przypadku nie udało się jednoznacznie potwierdzić masy. Istniała bowiem możliwość, że są to np. brązowe karły – obiekty pośrednie między planetami a gwiazdami.

Mikrosoczewkowanie i satelita Gaia. Klucz do pomiaru masy

Przełom nastąpił 3 maja 2024 roku, gdy krótkotrwałe zjawisko mikrosoczewkowania zostało zarejestrowane przez teleskopy koreańskiej sieci Korea Microlensing Telescope Network, rozmieszczone w Australii, Republice Południowej Afryki i Chile, a także przez polski teleskop projektu OGLE w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Zjawisko otrzymało oznaczenie KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516.

Szybko okazało się, że charakter zmian jasności idealnie odpowiada modelowi planety swobodnej. Dodatkowo ten sam obszar nieba był w tym czasie obserwowany przez satelitę Gaia, który w latach 2014-2025 prowadził regularne pomiary jasności około dwóch miliardów gwiazd.

Wyjątkowo sprzyjające warunki sprawiły, że Gaia wykonała aż sześć kluczowych obserwacji w ciągu 15 godzin, dokładnie w momencie największego wzmocnienia światła. Jak wyjaśniają naukowcy, satelita znajdował się wówczas w punkcie libracyjnym L2 układu Ziemia–Słońce, niemal dwa miliony kilometrów od naszej planety.

Dzięki jednoczesnym obserwacjom z Ziemi i z orbity udało się wyznaczyć tak zwaną paralaksę mikrosoczewkową, a tym samym dokładną odległość do obiektu soczewkującego. Na tej podstawie obliczono jego masę: 0,22 masy Jowisza, czyli około 70 mas Ziemi – nieco mniej niż masa Saturna. To jednoznacznie potwierdziło planetarny charakter obiektu.

Co więcej, w promieniu 20 jednostek astronomicznych nie wykryto żadnej gwiazdy, co praktycznie wyklucza inne interpretacje. – Wyznaczenie bezpośrednim pomiarem masy planety jest ostatecznym dowodem, że mamy do czynienia z planetą, a nie obiektem cięższym – podkreśla profesor Andrzej Udalski.

Polacy w centrum światowego odkrycia

Odkrycie to otwiera nowy rozdział w badaniach planet pozasłonecznych. Już w 2026 roku NASA planuje start misji satelitarnej Roman, której jednym z głównych celów będzie detekcja planet swobodnych. Podobny projekt – Earth 2.0 – przygotowują również Chiny, z planowanym startem w 2028 roku.

W gronie autorów publikacji w „Science” znalazło się wielu polskich naukowców, między innymi Andrzej Udalski, Przemysław Mróz, Krzysztof A. Rybicki, Łukasz Wyrzykowski, Jan Skowron i Michał K. Szymański.

Projekt OGLE jest współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Narodowe Centrum Nauki oraz Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

Czytaj też:
Zjawisko, które nie powinno istnieć. Odkryto niezwykły Krzyż EinsteinaCzytaj też:
Hawking miał rację? Naukowcy usłyszeli Wszechświat