Międzynarodowy zespół astronomów użył Kosmicznego Teleskopu Keplera do odkrycia czterech kandydatek na planety swobodne, czyli takie, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy. W badaniach brał udział dr Radosław Poleski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Jest on jednym z autorów pracy naukowej, która ukazała się w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Swobodne planety, zwane też planetami samotnymi lub planetami wolnymi, są uważane za niezwykle trudne do wykrycia, chociaż powszechnie uważa się, że zarówno w naszej galaktyce, jak i poza nią, jest ich bardzo wiele. Zdaniem uczonych są one naturalnym produktem procesów tworzenia się układów gwiezdnych.

Planety swobodne zostały wyrzucone ze swoich macierzystych układów gwiezdnych

Samotne planety mogą powstawać na dwa sposoby. Pierwszy i najbardziej prawdopodobny zakłada, że powstały one w normalnych układach planetarnych, ale w wyniku przypadkowej kolizji lub silnych zawirowań grawitacyjnych zostały wyrzucone ze swych orbit i znalazły się poza zasięgiem oddziaływania grawitacyjnego macierzystej gwiazdy. Możliwy jest także mechanizm, w którym planety tego typu powstały z dala od gwiazd z zagęszczonych obłoków pyłu.

Ponieważ planet swobodnych nie oświetla światło macierzystej gwiazdy, są to obiekty trudne do wykrycia. Najlepszą metodą ich wykrywania jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne, wynikające z ogólnej teorii względności Alberta Einsteina.

Zgodnie z nią zjawisko mikrosoczewkowania zachodzi, gdy światło biegnące do nas np. z odległej gwiazdy uginane jest przez grawitację bliższego obiektu, czyli soczewki. Masa soczewki zakrzywia przestrzeń wokół niej, co powoduje ugięcie promieni świetlnych, w efekcie czego obserwujemy pojaśnienie źródła. Jeśli soczewką jest gwiazda, pojaśnienie trwa nawet do stu dni, jeśli zaś planeta – od kilku godzin do kilku dni.

Aby wykryć planety swobodne, naukowcy wykorzystują analizują światło gwiazd

Uczeni poszukiwali takich zjawisk, analizując dane zebrane w 2016 roku przez teleskop Keplera przez ponad dwa miesiące. Urządzenie obserwowało centralne zgrubienie Drogi Mlecznej, co 30 minut wykonując zdjęcie obszaru zawierającego miliony gwiazd.

Badacze znaleźli w danych Keplera 22 krótkie zjawiska mikrosoczewkowania, które zostały również wykryte przez teleskopy naziemne grup OGLE z Uniwersytetu Warszawskiego i KMTNet. Poza tym w danych Keplera wykryto cztery dodatkowe pojaśnienia, świadczące o obecności planet swobodnych.

Aby dokonać takiego odkrycia, uczeni potrzebują nowych metod analizy danych zbieranych przez teleskopy. Dr Poleski opracował metodę pomiaru jasności gwiazd obserwowanych przez satelitę Kepler, co było pierwszym krokiem do odnalezienia planet swobodnych.

– Mój program komputerowy do pomiaru jasności gwiazd jest publicznie dostępny w serwisie GitHub, dzięki czemu dr McDonald nawiązał ze mną współpracę – wyjaśnia dr Poleski. Obecnie uczony uczestniczy w planowaniu obserwacji mikrosoczewkowych, które będzie wykonywał Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman, budowany przez NASA.

Na planetach swobodnych mogłoby powstać życie?

Planety swobodne są jednymi z najbardziej tajemniczych obiektów znanych astronomom. Przemierzają one samotnie Drogę Mleczną, nie krążąc wokół żadnej gwiazdy. Teoretycznie powinny więc być mrocznymi, zimnymi i pozbawionymi życia światami.

Jednak autorzy książki „Wyobrażone życie. Wyprawa na egzoplanety w poszukiwaniu inteligentnych istot pozaziemskich, stworzeń lodu i zwierząt supergrawitacyjnych” przekonują, że nie musi tak być. Jeśli planeta swobodna byłaby duża – zaliczana do tzw. superziemi – mogłaby zachować sporo energii z wcześniejszych etapów swego życia.

To przede wszystkim energia cieplna stygnącego wnętrza planety oraz ta uwalniana przez rozpad pierwiastków radioaktywnych wchodzących w jej skład. Te źródła mogłyby wystarczyć na wiele miliardów lat, a więc wystarczająco długo, by na planecie swobodnej wyewoluowały organizmy pozaziemskie.

„Powinniśmy zauważyć, że wysoka gęstość samotnych planet mogłaby zmienić ludzkie strategie kolonizacji przestrzeni międzygwiezdnej” – piszą autorzy książki, Michael Summers i James Trefil. Ich zdaniem mogłyby one stanowić przystanki, pozwalające wyprawom kosmicznym na uzupełnienie paliwa i innych zapasów.

Źródło: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Uniwersytet Warszawski, Wyobrażone życie. Wyprawa na egzoplanety w poszukiwaniu inteligentnych istot pozaziemskich, stworzeń lodu i zwierząt supergrawitacyjnych.