Οι παρατηρήσεις ενός μοναδικού γεγονότος βαρυτικού μικροεστιασμού οδήγησαν στην ανακάλυψη ενός ορφανού πλανήτη, ο οποίος περιπλανιέται ελεύθερα στο διάστημα χωρίς να βρίσκεται σε τροχιά γύρω από κάποιο μητρικό άστρο, σύμφωνα με μια διεθνή ερευνητική ομάδα.
Η σπάνια αυτή ανακάλυψη κατέστη δυνατή χάρη σε ταυτόχρονες παρατηρήσεις από διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια, τα οποία κατέγραψαν το φαινόμενο μικροεστιασμού που προκάλεσε η βαρυτική έλξη του πλανήτη καθώς πέρασε ανάμεσα στη Γη και ένα μακρινό άστρο. Έτσι, οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν απευθείας τη μάζα του πλανήτη και την απόστασή του από τη Γη.
Η ερευνητική ομάδα πίσω από την ανακάλυψη, με επικεφαλής επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου και τα Εθνικά Αστρονομικά Αστεροσκοπεία της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, υποστηρίζει ότι ο εντοπισμός αυτός θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους και τους αστροφυσικούς να εξιχνιάσουν τους μηχανισμούς που προκαλούν την εκτίναξη ελεύθερα αιωρούμενων πλανητών από την τροχιά του άστρου τους. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στo Science.
Ένας από τα τρισεκατομμύρια «κοσμικούς νομάδες»
Μέχρι σήμερα έχει ανακαλυφθεί μόνο ένας μικρός αριθμός ορφανών πλανητών, επομένως ο νέος αυτός εντοπισμός αναμένεται να προσφέρει νέα δεδομένα για αυτούς τους κοσμικούς νομάδες και τους μηχανισμούς που τους εξωθούν στο βαθύ διάστημα.
Ενώ οι πλανήτες του δικού μας ηλιακού συστήματος είναι «κλειδωμένοι» σε τροχιές γύρω από τον Ήλιο, τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών προέβλεπαν ανέκαθεν τον σχηματισμό ελεύθερα αιωρούμενων πλανητών που δραπετεύουν από τη βαρυτική έλξη του άστρου τους.
Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει αρκετούς τέτοιους υποψήφιους «ορφανούς» πλανήτες, αλλά πολλοί εικάζουν ότι μπορεί να υπάρχουν τρισεκατομμύρια τέτοια διαστημικά σώματα που περιπλανώνται σιωπηλά σε όλο τον Γαλαξία μας.
Ο εντοπισμός ορφανών πλανητών αποτελεί μια εξαιρετική πρόκληση, καθώς εκπέμπουν ελάχιστο δικό τους φως και στερούνται ενός κοντινού φωτεινού άστρου-ξενιστή που θα μπορούσε να τους φωτίσει. Ως εκ τούτου, οι περισσότεροι έχουν εντοπιστεί έμμεσα, μέσω των επιδράσεων που ασκούν στα γύρω αντικείμενα. Ένα από αυτά τα φαινόμενα είναι η βαρυτική εστίαση.
Ωστόσο, ακόμη και οι ορφανοί πλανήτες που ανιχνεύονται μέσω μικροεστιασμού παραμένουν δύσκολο να περιγραφούν με επαρκή λεπτομέρεια, ώστε να προσδιοριστεί η μάζα τους και η απόστασή τους από τη Γη.
«Πολλά στοιχεία σχετικά με αυτόν τον ασύλληπτο πληθυσμό μοναχικών κόσμων παραμένουν σε θεωρητικό επίπεδο», εξήγησαν οι ερευνητές στην ανακοίνωση της ανακάλυψης.
Μια εικονογράφηση απεικονίζει έναν πλανήτη ελεύθερης περιπλάνησης να προκαλεί βαρυτικό μικροεστιασμό σε ένα μακρινό άστρο στο γαλαξιακό κέντρο. Δύο μεγεθυμένα είδωλα του άστρου-πηγής περιβάλλουν τον δακτύλιο Αϊνστάιν του φαινομένου. Φωτογραφία: J. Skowron, K. Ulaczyk / OGLE.
Μια ιστορική ανίχνευση μέσω πολλαπλών αστεροσκοπείων
Σύμφωνα με τον Subo Dong και τους συναδέλφους του, η ανακάλυψή τους ενός ελεύθερα κινούμενου πλανήτη μέσω ενός συμβάντος μικροεστιασμού, χρησιμοποιώντας πολλά επίγεια τηλεσκόπια και το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia, τους προσέφερε μια σπάνια ευκαιρία να μετρήσουν τη θέση και τη μάζα του με εκπληκτική ακρίβεια.
Συγκεκριμένα, η σύγκριση των απειροελάχιστων διαφορών στον χρόνο των μετρήσεων από τα διάφορα αστεροσκοπεία, οι οποίες καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια του φαινομένου μικροεστιασμού που αποκάλυψε την παρουσία του «ορφανού» πλανήτη, επέτρεψε στην ομάδα ουσιαστικά να πραγματοποιήσει έναν τριγωνισμό της θέσης του πλανήτη. Σύμφωνα με τα δεδομένα και τη μοντελοποίηση σημειακού φακού-πεπερασμένης πηγής (finite-source point-lens modeling), η παράλλαξη υπέδειξε ότι ο νεοανακαλυφθείς ορφανός πλανήτης απείχε περίπου 3.000 παρσέκ από το κέντρο του γαλαξία μας.
Μια προσεκτικότερη ανάλυση των δεδομένων επέτρεψε επίσης στους ερευνητές να εκτιμήσουν τη μάζα του πλανήτη περίπου στο 22% εκείνης του Δία. Για σύγκριση, αυτή είναι περίπου η ίδια μάζα με τον δεύτερο μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού συστήματος, τον Κρόνο. Η ερευνητική ομάδα δήλωσε ότι αυτό το μέγεθος υποδηλώνει πως ο πλανήτης σχηματίστηκε ως μέρος ενός συστήματος πολλαπλών πλανητών και όχι μεμονωμένα, όπως ένα μικρό άστρο ή ένας καφέ νάνος.
Πώς μπορεί να εξιχνιαστεί το μυστήριο της προέλευσης
Η ομάδα του Dong υπέδειξε ότι υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί πιθανοί λόγοι για τους οποίους ένας πλανήτης που γεννήθηκε στην τροχιά ενός μητρικού άστρου θα μπορούσε να εκτιναχθεί στο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων των αλληλεπιδράσεων με άλλους πλανήτες στο σύστημα ή ενός ασταθούς αστρικού συντρόφου. Η ανακάλυψη αναμένεται να παράσχει κάποια πολύ αναγκαία δεδομένα, τα οποία μπορεί επίσης να βοηθήσουν στη βελτίωση των εκτιμήσεων για τους συνολικούς πληθυσμούς ορφανών πλανητών του γαλαξία.
Όταν συζήτησαν την πιθανότητα εύρεσης περισσότερων πλανητών ελεύθερης περιπλάνησης χρησιμοποιώντας την τεχνική του μικροεστιασμού, η ομάδα υπέδειξε την επικείμενη ολοκλήρωση του Τηλεσκοπίου Nancy Grace Roman της NASA, το οποίο έχει προγραμματιστεί να εκτοξευθεί κάποια στιγμή εντός του 2027, ως ένα ιδανικό εργαλείο για την αναζήτηση αυτών των αντικειμένων.
Σε μια σχετική δημοσιευμένη άποψη για τις επιπτώσεις της ανακάλυψης, ο αστρονόμος Gavin Coleman δήλωσε ότι τα γεγονότα μικροεστιασμού που περιλαμβάνουν επίγειες και διαστημικές παρατηρήσεις «θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στον σχεδιασμό μελλοντικών εξερευνητικών αποστολών και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια καλύτερη κατανόηση του πώς σχηματίζονται οι πλανήτες σε όλο τον Γαλαξία».
