Niedawno astronomowie odkryli nową “superziemię”, krążącą dookoła niewielkiego czerwonego karła odległego od nas o 9000 lat świetlnych. Nowoodkryta planeta ma masę podobną do masy Neptuna (około 13 razy większą od Ziemi) i prawdopodobnie składa się z mieszaniny skał i lodu. Mając średnicę kilkukrotnie większą od Ziemi krąży dookoła swej gwiazdy w odległości 2,7 AU, czyli takiej, jak pas asteroid w Układzie Słonecznym. W takiej odległości dookoła tej relatywnie niewielkiej gwiazdy panuje tak niska temperatura, że termometry na powierzchni tego zamarzniętego świata wskazywałyby około –200 stopni Celsjusza. Nie ma więc szans na znalezienie na powierzchni planety wody w stanie ciekłym i pomimo podobnej budowy nie przypomina ona zbytnio Ziemi.

OGLE-2005-BLG-169Lb jest jedną z niewielu planet – zimnych Neptunów odkrytych do tej pory, jednak inna wcześniej odkryta planeta, OGLE-2005-BLG-390Lb, jest do niej pod wieloma względami podobna. Obie krążą z zimnych zewnętrznych regionach swoich układów słonecznych, temperatury na ich powierzchni to odpowiednio 70 i 50 kelwinów, co odpowiada środowisku Saturna i Neptuna. Nie jest pewne, czy mają grubą warstwę atmosfery, czy też są ogromnymi “nagimi” ciałami skalistymi, jądrami, z których w procesie formowania planet miała powstać planeta gazowa.

Fakt nieobecności Jowisza w odległości pierścienia Einsteina w przypadku OGLE-2005-BLG-169 wskazuje na korzyść tej drugiej hipotezy. Planeta ta jest więc “niedoszłym Jowiszem”. Stało się tak gdyż nie udało się jej zgromadzić wystarczająco dużo gazów aby urosnąć do rozmiarów Jowisza, ponieważ gazy z dysku uległy rozproszeniu, pozbawiając planetę niezbędnego budulca.

W tym układzie słonecznym po prostu skończył się gaz” – stwierdził Scott Gaudi z Harvard-Smithsonian Centerfor Astrophysics, członek zespołu MicroFUN (Microlensing Follow-Up Network).

Jak mówi Andrew Gould dowodzący zespołem MikroFUN – “takie lodowe super-Ziemie zajmują cały region dookoła gwiazdy który normalnie zasiedlają gazowe olbrzymy“.

Zespół przeprowadził obliczenia z których wynika że aż 1/3 układów posiada takie “superziemie”. Według teorii małym planetom łatwiej jest powstać dookoła gwiazdy o niskiej masie niż ogromnym Jowiszom. Ponieważ, co wiemy z wcześniejszych wyliczeń, większość populacji gwiazd w Drodze Mlecznej stanowią czerwone karły, to wynika z tego nieuchronnie wniosek, że układy słoneczne z superziemiami są znacznie liczniejsze od układów jowiszowych.

Odkrycia te dają nam możliwość przetestowania teorii kreacji systemów planetarnych.

Dookoła gwiazdy o niewielkiej masie krąży mało masywny dysk gazu i pyłu, a w dodatku akreuje on stopniowo, przez co gaz ma więcej czasu na rozproszenie się w przestrzeni kosmicznej.

To sugeruje, że dookoła różnych typów gwiazd mogą powstać całkiem odmienne układy słoneczne” – jak wyjaśnia Gaudi. “Gwiazdy takie jak Słońce mają Jowisza, podczas gdy czerwone karły tylko ogromną planetę skalistą. Wokół większych gwiazd, jak np. typu A być może uformowały się nawet brązowe karły“.

Astronomowie odkryli planetę używając metody opracowanej przez prof. Andrzeja Udalskiego, zwanej mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym, która wykorzystuje efekt przewidziany przez Teorię Względności Einsteina. Polega ona na tym, że grawitacja obiektu znajdującego się pomiędzy obserwatorem a obiektem odległym skupia światło z tego drugiego jak soczewka i przez to obserwujemy chwilowe pojaśnienie obiektu z tła.

Za soczewkowanie odpowiedzialne są gwiazdy oraz mniejsze zwarte obiekty, znajdujące się zwykle w około połowie drogi. Jeżeli gwiazda-soczewka posiada planetę, może ona wprowadzić zaburzenie do zjawiska soczewkowania. Od 15 lat największym i odnoszącym najwięcej sukcesów w dziedzinie obserwacji soczewkowania mikrograwitacyjnego jest polski projekt OGLE (Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego).

W przypadku mikrosoczewkowania z powodu małych mas i rozmiarów gwiazd obrazy powstają bardzo blisko źródła. Są to odległości rzędu setnych części sekundy łuku (stąd przedrostek mikro-), przez co zarówno źródło, soczewka jak i obrazy są zupełnie niemożliwe do rozdzielenia przez współczesne teleskopy naziemne. To, co w istocie się obserwuje, to tylko okresowe pojaśnienie obiektu. Skale czasowe takiego zjawiska wahają się od kilkudziesięciu dni (dla centrum Drogi Mlecznej) do kilkuset (dla Obłoków Magellana).Trzeba monitorować wiele gwiazd jednocześnie, by zarejestrować tą chwilową zmianę jasności. Następnie do otrzymanej krzywej zmian blasku dopasowuje się model, dzięki czemu uzyskujemy przynajmniej część interesujących nas parametrów zjawiska.

Mikrosoczewkowanie jest najlepszą metodą do odkrywania planet o niewielkich masach, rzędu Neptuna, krążących w odległości promienia Einsteina.

Wykres przedstawiający zmianę jasności gwiazdy macierzystej w wyniku mikrosoczewkowania OGLE-2005-BLG-169Lb. Górna część obrazka przedstawia krzywą Paczyńskiego, natomiast dolna część przedstawia odchylenia od standardowej krzywej wzmocnienia (krzywej Paczyńskiego), spowodowane przez planetę.

Choć istnieją inne metody, które są popularniejsze, to mają w tej chwili pewne ograniczenia, które jest w stanie przekroczyć właśnie metoda mikrosoczewkowanie.

Pomiar zmian prędkości radialnej gwiazdy jest w stanie wykryć gazowe olbrzymy w takiej samej odległości co “superziemie”, ale aby została wykryta planeta o masie Neptuna musiałaby się znajdować znacznie bliżej gwiazdy.

Metoda zaćmieniowa jest obarczona jeszcze większą niedokładnością w przypadku tak blisko położonych planet. Czułość metody astrometrycznej jest z kolei największa dla planet o dużych orbitach, i ograniczona jest tylko do tych których okres orbitalny jest krótszy od czasu obserwacji danej gwiazdy.

W przeciwieństwie do wyżej wymienionych, czułość mikrosoczewkowania jest najwyższa w odległości pierścienia Einsteina (który wystęouje w okolicach około 2 do 4 AU od gwiazdy, co zależy od jej masy i odległości od nas) i rozciąga się kilkakrotnie dalej. Ponadto obserwacje mikrosoczewkowania są jedynie urywkami z jej wędrówki dookoła gwiazdy, i nie wymagają obserwacji planety przez jej cały okres obiegu, by zebrać istotne informacje. Tak więc, mikrosoczewkowanie może potencjalnie zbadać pośrednie i odleglejsze regiony układów pozasłonecznych, które są prawie niemożliwe do eksploracji za pomocą innych technik.

Diagram obrazujący czułość różnych metod wykrywania planet, w zależności od jej masy i wielkiej półosi orbity.

Mikrosoczewkowanie jest obecnie jedyną metodą pozwalającą przy obecnym poziomie techniki wykryć planety o masie Ziemi z obserwatoriów naziemnych. Jeśli zamiast superziemi była tam planeta skalista o masie takiej jak nasza i wszystko poszłoby po naszej myśli, to bylibyśmy w stanie ją wykryć. Dodanie dwumetrowego teleskopu do naszej sieci zaowocowałoby odkryciem nawet dwunastu planet a masie Ziemi rocznie“.

Grupa OGLE wykryła pierwszą mikrosoczewkującą gwiazdę w kwietniu 2005 roku w kierunku centrum Galaktyki, gdzie gwiazd jest szczególnie dużo. OGLE wykrywa kilkaset przypadków mikrosoczewkowania rocznie, choć tylko kilka z nich jest powodowanych przez planety. Odkrycia dokonało 36 astronomów, włączając uczestników projektu badawczego MicroFUN, OGLe i współpracowników z Robonetu. Planeta jak już wcześniej wspomniano otrzymała nazwę OGLE-2005-BL-169Lb. Nazwa ta oznacza, że jest to 169 przypadek mikrosoczewkowania zaobserwowany w 2005 roku przez zespół OGLE w kierunku centralnego wybrzuszenia w Galaktyce (BuLGe), zaś “Lb” odnosi się do masy planety.

Fotografia przedstawia polski teleskop o średnicy 1,3 metra w amerykańskim obserwatorium astronomicznym Las Campanas w Chile. Obserwatorium to położone jest około 600 km na północ od Santiago, na wysokości 2400 m n.p.m. na południowym krańcu Pustyni Atacama. Teleskop został zbudowany całkowicie z funduszy polskich, przyznanych na ten cel przez Komitet Badań Naukowych i Fundację na Rzecz Nauki Polskiej.

Kluczową role w dokonaniu odkrycia odegrał dowodzący projektem OGLE Prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Uniwersytetu Warszawskiego i doktoranci Deokkeun An i Ai-ying Zhou z USA 1 maja Udalski zauważył, że pewna gwiazda jaśnieje w wyniku mikrosoczewkowania. Szybko powiadomił o tym grupę MicroFUN, gdyż wiedział, że obserwacja maksimum jasności jest bardzo pomocna w wykrywaniu planet. Ponieważ teleskopy zespołu MicroFUN nie mogły wykonać zbyt dużo zdjęć, lider grupy – Gould zadzwonił do MDM Observatory gdzie obserwacje prowadzili An i Zhou, by wykonali parę pomiarów. An i Zhou tamtej nocy wykonali ponad 1000 pomiarów, i dzięki tak ogromnej liczbie danych nie było wątpliwości co do tego, że obiektem mikrosoczewkującym jest planeta.

W ten sposób dowiedzieliśmy się kolejnej intrygującej ciekawostki o otaczającym nas Wszechświecie. Otrzymane wyniki są na tyle obiecujące, że lada dzień możemy się spodziewać kolejnych doniesień.

Autor

Krzysztof Suberlak

Komentarze

  1. damazy miszczyszyn    

    błąd — “OGLE-2005-BL-196Lb. Nazwa ta oznacza, że jest to 169 przypadek mikrosoczewkowania zaobserwowany w 2005 roku”

    wiem ze się czepiam ale chodzi chyba o 196 przypadek.
    pozdrawiam!

    1. aniau    

      czeski blad — Literowka byla, ale akurat w nazwie planety. Jest to rzeczywiscie 169 zjawisko mikrosoczewkowania w 2005 r. a prawidlowa nazwa planety to OGLE-2005-BL-169Lb.

  2. Fallen    

    Najwyraźniej — jesteśmy na dobrej drodze by znajdować planety coraz mniejszych rozmiarów i o coraz mniejszych masach. Zaczęło się od superciężkich planet olbrzymów, teraz mamy zimne neptuny, więc może już niedługo znajdziemy obiekty ziemiopodobne z atmosferami…?

  3. astar    

    OGLE — OGLE długo zastanawiało się nad tą soczewkującą gwiazą którą badali .
    Coś tam podejrzewali. Dokładnie to badają ją około rok mniej więcej od kwietnia 2005r. Okazało się że jest tam planeta podobna do Neptuna 13 razy większa od Ziemi i odległa o 2,7 AU.
    Niedawno OGLE ogłosiło o odkryciu planety 5,5 razy większej od Ziemia, a więc dużo mniejszej od tej którą odkryli teraz.
    Tak naprawde ta planeta co teraz odkryli czyli OGLE-2005-BLG-169Lb, jest starsza od tej co była ogłoszona wcześniej czyli OGLE-2005-BLG-390. Wynika to choćby z numeru obserwacji gwiazdy w roku.
    Poprostu OGLE dłużej badało gwiazdę OGLE-2005-BLG-169Lb gdyż nie było to tak oczywiste jak w przypadku odkrycia planety przy OGLE-2005-BLG-390. Stwierdzić to mozna po wykresach zmiany jasności do czasu.
    http://bulge.princeton.edu/~ogle/ogle3/blg390.html ” na tym wykresie gwiazdy OGLE-2005-BLG-390 widać wyraźnie że jes tam planetą która soczewkuje gwiazdę, a na wykresie ” http://bulge.princeton.edu/~ogle/ ” OGLE-2005-BLG-169Lb widać że nie było to takie oczywiste.

  4. Marcin    

    Bardzo wąski zakres zastosowań. — „Mikrosoczewkowanie jest najlepszą metodą do odkrywania planet o niewielkich masach, rzędu Neptuna, krążących w odległości promienia Einsteina.”

    Nie wiem czy ja dobrze rozumiem tą metodę, ale wydaje mi się, że warunkiem znalezienia (czy też dostrzeżenia) planety w takim układzie jest przejście tej planety na tle gwiazdy z naszego punktu widzenia, tzn. taka sytuacja w której gwiazda, planeta i Ziemia (czyli my) położone są idealnie w linii prostej. Jeśli rzeczywiście musi być spełniony taki warunek, to przecież prawdopodobieństwo znalezienia pozasłonecznego układu planetarnego przy zastosowaniu tej metody jest niewiele większe od zera. Czy ktoś przypomina sobie niedawne (chyba w 2004 roku) przejście Wenus na tle tarczy słonecznej? Takie przejście następuje raz na kilkaset lat, a co tu dopiero mówić o przejściu planety na tle gwiazdy w pozasłonecznym układzie planetarnym w momencie, w którym go obserwujemy. Przecież taka metoda może mieć zastosowanie dla skrajnie niewielkiej liczby gwiazd wokół których krążą planety. Całkiem też możliwe, że moje rozumowanie jest w tym momencie błędne. Tak czy inaczej – uważam, że jeśli chodzi o odkrywanie planet w pozasłonecznych układach planetarnych, przyszłość należy zdecydowanie do bezpośrednich obserwacji widmowych. Właśnie ta metoda stworzy zdecydowanie największe możliwości jeśli chodzi o znajdywanie planet poza Układem Słonecznym ponieważ możliwe będzie znalezienie planet prawie wszędzie tam, gdzie te planety faktycznie są, niezależnie od tego pod jakim kątem nachylona jest płaszczyzna orbity planety względem obserwatora (czyli wględem nas). Metoda bezpośrednich obserwacji widmowych wiąże się niestety z koniecznością budowy naprawdę potężnych teleskopów kosmicznych, a na zbudowanie takich teleskopów w najbliższym czasie raczej się nie zanosi. A poza tym uważam, że Pluton nie jest planetą.

    Pozdrawiam, Marcin

    1. szpieg z krainy deszczowców    

      Nie ta metoda! — Piszesz o metodzie tranzytów, nie mikrosoczewkowania. Do tego faktycznie potrzebne jest specyficzne ustawienie układu względem nas – a mimo to odkryto już koło dziesięciu takich przypadków… Nawiasem mówiąc, w tym również specjalizuje się zespół OGLE.

      Mikrosoczewkowanie polega zaś na tym, że planeta (lub jakikolwiek inny obiekt obdarzony przez Bozię masą) przechodzi na tle gwiazdy – ale wcale nie swojej, tylko dużo odleglejszej! – zakrzywiając bieg promieni świetlnych. Efekt? Dociera do nas więcej światła niż byśmy się spodziewali (pik na wykresie) i wszyscy się cieszą, bo inaczej nie umiemy póki co wykryć nic tak małego jak Ziemia.

      Metodą prędkości radialnych jeszcze przez wiele lat niełatwo będzie odróżnić nawet ‘Neptuna’ czy ‘Superziemię’ od zwykłego szumu.
      Przykładem tu 55 Cnc e – planeta, której ciasna orbita może być efektem… złego dopasowania krzywej do danych [inna, daleka orbita daje lepsze chi kwadrat 😉 ].
      Przyszłość to raczej obserwacje z orbity, może za kilkadziesiąt lat z Xiężyca (marzenie Prof. Wolszczana…) – liczę na Chińczyków!

      A najbliższy tranzyt Wenus w 2012. Nie trzeba czekać kilkuset lat, tylko zacząć zbierać na bilet – najlepsza widoczność niestety nie u nas, a na Pacyfiku…

      1. Marcin    

        Zwracam honor 🙂

        > Mikrosoczewkowanie polega zaś na tym, że planeta (lub jakikolwiek
        > inny obiekt obdarzony przez Bozię masą) przechodzi na tle gwiazdy –
        > ale wcale nie swojej, tylko dużo odleglejszej! – zakrzywiając bieg
        > promieni świetlnych. Efekt? Dociera do nas więcej światła niż byśmy
        > się spodziewali (pik na wykresie) i wszyscy się cieszą, bo inaczej
        > nie umiemy póki co wykryć nic tak małego jak Ziemia.

        Faktycznie – trochę się pospieszyłem i wszystko mi się pokićkało 😉 A wystarczyło zajrzeć do odpowiednich źródeł, których jest przecież mnóstwo. Przyznaj jednak drogi kolego, że również i ta metoda (mikrosoczewkowanie) wymaga szczególnych warunków i poprzez to jest bardzo ograniczona jeśli chodzi o możliwość odkrycia planet wokół gwiazd, które takowe planety wokół siebie mają (hmm). Obie te metody (zarówno mikrosoczewkowanie jak i tranzyty) są według mnie wysoce niedoskonałe i bardzo, bardzo ograniczone. Tak jak napisałem już wcześniej – przyszłość należy do metody bezpośredniego wykrywania planet w wyniku bezpośrednich obserwacji widmowych. A poza tym uważam, że Pluton nie jest planetą.

        Pozdrawiam, Marcin

Komentarze są zablokowane.