Populacja planet jest liczna


Międzynarodowy zespół, w tym trzech astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), użył techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego do zmierzenia na ile powszechne są planety w Drodze Mlecznej. Po sześciu latach poszukiwań obejmujących miliony gwiazd zespół stwierdził, że planety wokół gwiazd są regułą, a nie wyjątkiem. Wyniki badań ukażą się w czasopiśmie „Nature” 12 stycznia 2012 roku.

W ciągu ostatnich 16 lat astronomowie odkryli ponad 700 potwierdzonych egzoplanet [1] oraz zaczęli badać widma (eso1002) i atmosfery (eso1047) tych światów. Jednak o ile poznawanie własności indywidualnych planet pozasłonecznych jest niezaprzeczalnie wartościowe, to znacznie bardziej podstawowym pytaniem pozostaje: na ile powszechne są planety w Drodze Mlecznej?

Większość obecnie znanych egzoplanet została odkryta albo dzięki detekcji grawitacyjnego wpływu planety na jej gwiazdę macierzystą, albo przez uchwycenie przejścia planety przed swoją gwiazdą, co powoduje niewielkie osłabienie blasku gwiazdy. Obie te techniki są bardziej czułe na planety, która są albo masywne, albo znajdują się blisko swoich gwiazd, więc wiele planet będzie przeoczonych.

Międzynarodowy zespół astronomów poszukuje planet pozasłonecznych za pomocą zupełnie innej metody – mikrosoczewkowania grawitacyjnego – która może wykrywać planety w szerokim przedziale mas oraz te, które położone są daleko od swoich gwiazd.

Arnaud Cassan (Institut dʼAstrophysique de Paris), główny autor artykułu w “Nature” wyjaśnia: „Poszukiwaliśmy dowodów na planety pozasłoneczne w ciągu sześciu lat obserwacji mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Dane te w wysokim stopniu pokazują, że planety są bardzie powszechne w naszej galaktyce niż gwiazdy. Odkryliśmy także, że lżejsze planety, takie jak superziemie lub chłodne neptuny, muszą być bardziej powszechne niż ciężkie.”

Astronomowie wykorzystali obserwacje dostarczone przez zespoły PLANET [2] i OGLE [3], w których planety są wykrywane przez wpływ pola grawitacyjnego macierzystej gwiazdy, połączonego z tym pochodzącym od ewentualnej planety, które działają jak soczewka, powiększając światło gwiazdy tła. Gdy gwiazda działająca jak soczewka posiada planetę na orbicie wokół siebie, planeta może wnieść wykrywalny wkład do efektu pojaśnienia gwiazdy tła.

Jean-Philippe Beaulieu (Institut d'Astrophysique de Paris), kierujący współpracą PLANET, dodaje “Współpraca PLANET została ustanowiona w celu śledzenia obiecujących zjawisk mikrosoczewkowania za pomocą ogólnoświatowej sieci teleskopów położonych na półkuli południowej, od Australii i Południowej Afryki, po Chile. Teleskopy ESO wniosły duży wkład w te przeglądy.”

Mikrosoczewkowanie jest bardo silnym narzędziem z potencjałem wykrywania egzoplanet, których nigdy byśmy nie znaleźli w inny sposób. Ale wymagane jest bardzo mało prawdopodobne odpowiednie ustawienia gwiazdy tła i soczewkującej, aby zjawisko w ogóle zaszło. Co więcej, aby dostrzec planetę w trakcie takiego zjawiska, potrzebne jest odpowiednie ustawienie orbity planety.

Mimo, że z tych powodów szukanie planet za pomocą mikrosoczewkowania jest dalekie od określenia “proste zadanie”, w obejmującym sześć lat ciągu danych użytym do analizy wykryto trzy egzoplanety w przeglądach PLANET i OGLE: superziemię [4] oraz planety o masach porównywalnych z Neptunem i Jowiszem. W standardach mikrosoczewkowania jest to imponująca zdobycz. Wykrywając trzy planety astronomowie byli albo niezwykłymi szczęściarzami i trafili największą wygraną w grze mimo wielu pustych losów, albo też planety są powszechnie w Drodze Mlecznej, co jest prawie pewne [5].

Astronomowie połączyli informacje o tych trzech pozytywnych wykryciach planet pozasłonecznych z siedmioma dodatkowymi detekcjami z wcześniejszych prac, jak również z wielką liczbą braków detekcji w danych z sześciu lat – braki detekcji są bardzo ważne dla analizy statystycznej i znacznie liczniejsze. Wniosek jest następujący: jedna na sześć zbadanych gwiazd posiada planetę o masie podobnej do Jowisza, połowa ma planety o masie Neptuna, a dwie trzecie posiada superziemie. Przegląd był czuły na planety znajdujące się od 75 milionów do 1,5 miliarda kilometrów od swoich gwiazd (w Układzie Słonecznych zakres ten objąłby wszystkie planety od Wenus do Saturna) i o masach w przedziale od pięciu mas Ziemi do dziesięciu mas Jowisza.

Połączenie rezultatów sugeruje, że średnia liczba planet wokół gwiazd jest większa niż jeden. Raczej są regułą niż wyjątkiem.

“Przywykliśmy sądzić, że Ziemia jest unikalna w naszej galaktyce. Ale teraz wydaje się, że istnieją dosłownie miliardy planet o masach podobnych do masy Ziemi, okrążających gwiazdy w Drodze Mlecznej” podsumowuje Daniel Kubas, współautor publikacji.

Uwagi

[1] Misja Kepler odkrywa olbrzymią ilość “kandydatek na egzoplanety”, których nie obejmuje podana liczba.

[2] Probing Lensing Anomalies NETwork. Ponad połowa danych z przeglądu PLANET użytych w badaniach pochodzi z duńskiego 1,54-metrowego teleskopu w Obserwatorium ESO La Silla.

[3] Optical Gravitational Lensing Experiment.

[4] Superziemia ma masę od dwóch do dziesięciu razy większą od Ziemi. Jak dotąd opublikowano łącznie 12 mikrosoczewkujących planet, odkrytych przy pomocy różnych strategii obserwacyjnych.

[5] Astronomowie zbadali miliony gwiazd w poszukiwaniu zjawisk mikrosoczewkowania. W latach 2002-2007 dostrzeżono jedynie 3247 takich zjawisk, ponieważ konieczne precyzyjne ustawienie obiektów jest mało prawdopodobne. Badania statystyczne objęły detekcje i bra detekcji dla reprezentatywnej próbki 440 krzywych zmian blasku.

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1246