Komunikat prasowy

Zagubiona w kosmosie: czy dostrzeżono swobodną planetę?

Osierocony świat może pomóc w wyjaśnieniu w jaki sposób powstają planety i gwiazdy

14 listopada 2012

Astronomowie korzystający z należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) oraz z Teleskopu Kanadyjsko-Francusko-Hawajskiego zidentyfikowali obiekt, który z dużym prawdopodobieństwem jest planetą samotnie wędrującą przez kosmos bez gwiazdy. To najbardziej obiecującą jak dotąd kandydatka na swobodną planetę i najbliższy tego rodzaju obiekt względem Układu Słonecznego, w odległości około 100 lat świetlnych. Bliskość obiektu i brak jasnej gwiazdy w pobliżu, pozwoliły zespołowi szczegółowo zbadać jego atmosferę. Obiekt daje też astronomom wgląd w wygląd planet pozasłonecznych, które przyszłe generacje instrumentów będą fotografować w pobliżu gwiazd innych niż Słońce.

Swobodne planety to obiekty o masie planet, które wędrują przez przestrzeń kosmiczną bez powiązania z gwiazdami. Potencjalne przykłady takich obiektów były już zaobserwowane wcześniej [1], ale bez znajomości ich wieku astronomowie nie mogli określić czy to naprawdę planety, czy może brązowe karły – „nieudane” gwiazdy o masie zbyt małej, aby zapoczątkować reakcje, które wywołują świecenie gwiazd.

Astronomowie odkryli teraz obiekt oznaczony jako CFBDSIR2149 [2], który wydaje się być częścią niedalekiego strumienia gwiazd znanego jako Poruszająca Się Grupa AB Doradus. Badacze znaleźli obiekt w ramach obserwacji Teleskopem Kanadyjsko-Francusko-Hawajskim, z wykorzystaniem mocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) do zbadania własności obiektu [3].

Poruszająca Się Grupa AB Doradus jest najbliższą tego typu grupą w stosunku do Układu Słonecznego. Jej gwiazdy wspólnie dryfują przez kosmos i uważa się, że powstały w tym samym czasie. Jeżeli obiekt jest związany z tą poruszającą się grupą – co by oznaczało że jest młodym obiektem – można znacznie więcej wydedukować na jego temat, w tym określić temperaturę, masę i skład atmosfery [4]. Pozostaje niewielkie prawdopodobieństwo, że związek z poruszającą się grupą jest przypadkowy.

Powiązanie pomiędzy nowym obiektem, a poruszającą się grupą jest kluczowym elementem, który pozwolił astronomom na określenie wieku nowo odkrytego obiektu [5]. To pierwszy izolowany obiekt o masie planetarnej zidentyfikowane w poruszającej się grupie. Członkostwo w tej grupie czyni obiekt kandydatem na najbardziej interesującą swobodną planetą spośród do tej pory odkrytych.

„Poszukiwanie planet wokół ich gwiazd można porównać do badania robaczka świętojańskiego siedzącego jeden centymetr od silnego, odległego reflektora samochodu” mówi Philippe Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francja), główny autor badań. „Ten nieodległy, swobodnie poruszający się obiekt daje okazję do szczegółowego zbadania robaczka świętojańskiego bez oślepiających świateł samochodu, które wszystko komplikują.”

Uważa się, że swobodnie poruszające się obiekty, takie jak CFBDSIR2149, formują się jako zwykłe planety, które zostały wyrzucone ze swoich rodzinnych systemów, albo jako obiekty samotne, podobnie jak najmniejsze gwiazdy lub brązowe karły. W obu przypadkach obiekty te są intrygujące – albo jako planety bez gwiazd, albo jako najmniejsze możliwe obiekty w przedziale rozciągającym się od najbardziej masywnych gwiazd do najmniejszych znanych brązowych karłów.

„Obiekty te są ważne, gdyż mogą pomóc w lepszym zrozumieniu tego w jaki sposób planety są mogą być wyrzucane z układów planetarnych, albo jak lekkie obiekty mogą utworzyć się w procesach powstawania gwiazd” mówi Philippe Delorme. „Jeżeli ten mały obiekt jest planetą, która została wyrzucona ze swojego rodzimego systemu, rysuje to uderzający obraz opuszczonych światów, dryfujących w pustce kosmosu.”

Światy takie mogą być powszechne – być może tak liczne jak zwykłe gwiazdy [6]. Jeśli obiekt CFBDSIR2149 nie jest związany z Poruszającą Się Grupą AB Doradus, to nie można być pewnym co do jego natury i własności, a wtedy można go scharakteryzować jako małego brązowego karła. Oba scenariusze reprezentują ważne pytania na temat tego w jaki sposób powstają planety i gwiazdy i jak się zachowują.

„Dalsze badania powinny potwierdzić CFBDSIR2149 jako swobodną planetę” podsumowuje Philippe Delorme. „Obiekt może zostać wykorzystany jako wstęp do  zrozumienia fizyki innych podobnych egzoplanet, które zostaną odkryte przez przyszłe, specjalne systemy uzyskiwania obrazów o dużym kontraście, w tym instrument SPHERE, który zostanie zainstalowany na VLT.”

Uwagi

[1] Liczne kandydatki na tego rodzaju planety były znajdowane już wcześniej (odpowiednie komunikaty prasowe i artykuły publikowały np. Science, Nature, Królewskie Towarzystwo Astronomiczne). Obiekty tego typu stały się znane w latach 90., gdy astronomowie odkryli, że granica pomiędzy brązowymi karłami, a zakresem mas planetarnych jest trudna do ustalenia. Większość najnowszych badań sugeruje, że w naszej galaktyce może istnieć olbrzymia liczba te typu małych ciał, a ich populacja może prawie dwukrotnie przewyższać liczbę istniejących gwiazd ciągu głównego.

[2] Obiekt zidentyfikowano w ramach podczerwonego przedłużenia przeglądu Canada-France Brown Dwarfs Survey (CFBDS), projektu polującego na chłodne brązowe karły. Jest także określany jako CFBDSIR J214947.2-040308.9. 

[3] Zespół obserwował CFBDSIR2149 zarówno kamerą WIRCam na Kanadyjsko-Francusko-Hawajskim Teleskopie na Hawajach, jak i kamerą SOFI na Teleskopie Nowej Technologii (NTT) w Chile (który należy do ESO). Zdjęcia uzyskane w różnych momentach czasu pozwoliły zmierzyć ruch własny obiektu na niebie i porównać go do członków Poruszającej Się Grupy AB Doradus. Dokładne badania atmosfery obiektu zostały wykonane spektrografem X-shooter na Bardzo Dużym Teleskopi (VLT) w Obserwatorium ESO Paranal.

[4] Związek z Poruszającą Się Grupą AB Doradus określa masę planety na około 4-7 mas Jowisza, temperaturę efektywną na około 430 stopni Celsjusza. Wiek planety powinien być taki sam jak całej poruszającej się grupy – od 50 do 120 milionów lat.

[5] Analizy statystyczne ruchu własnego obiektu – jego kątowej zmiany w pozycji co roku na niebie – wskazują na 87 % prawdopodobieństwo, że obiekt jest związany z Poruszającą Się Grupą AB Doradus i ponad 95% prawdopodobieństwo, że jest wystarczająco młody, aby mieć masę planetarną, co czyni go raczej swobodną planetą, aniżeli małą „nieudaną” gwiazdą. Wcześniej znaleziono więcej odległych kandydatek na swobodnie poruszające się planety w bardzo młodych gromadach gwiazd, ale nie udało ich się zbadać tak szczegółowo.

[6] Swobodnie poruszające się obiekty mogą ujawniać swoje istnienie gdy przechodzą przed gwiazdą. Światło od gwiazdy tła poruszające się w naszym kierunku jest zakrzywiane i zniekształcane przez grawitację obiektu, co powoduje, że gwiazda nagle na krótko jaśnieje – proces ten zwany jest mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym. Przeglądy mikrosoczewkowania w Drodze Mlecznej, takie jak OGLE, być może wykryły swobodne planety (na przykład Eksperyment Mikrosoczewkowania opublikowany w „Nature: w 2011 r.).

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w publikacji “CFBDSIR2149-0403: a 4-7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus?”, która ukaże się w Astronomy & Astrophysics 14 listopada 2012 r.

Skład zespołu badawczego: P. Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francja [IPAG]), J. Gagné (Université de Montréal, Kanada), L. Malo (Université de Montréal, Kanada), C. Reylé (Université de Franche Comté, Francja), E. Artigau (Université de Montréal, Kanada), L. Albert (Université de Montréal, Kanada), T. Forveille (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francja [IPAG]), X. Delfosse (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francja [IPAG]), F. Allard (Université Claude Bernard Lyon 1, Francja), D. Homeier (Université Claude Bernard Lyon 1, Francja).

W roku 2012 mija 50. rocznica utworzenia Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 40-metrowej klasy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Teleskop Kanadyjsko-Francusko-Hawajski (CFHT) jest kierowany przez Research Council of Canada, Institut National des Sciences de l'Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique of France oraz University of Hawaii.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia VLT
• Więcej informacji na temat SPHERE

Kontakt

Philippe Delorme
IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble)
Grenoble, France
Tel.: +33 4 76 51 49 42
E-mail: philippe.delorme@obs.ujf-grenoble.fr

Jonathan Gagné
Université de Montréal
Montréal, Canada
Tel.: +1 514 343 6111 #3219
E-mail: jonathan.gagne@astro.umontreal.ca

Xavier Delfosse
IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble)
Grenoble, France
Tel.: +33 4 76 63 55 10
E-mail: xavier.delfosse@obs.ujf-grenoble.fr

Olivier Hernandez
Université de Montréal
Montréal, Canada
Tel.: +1 514 343 6111 #4681
E-mail: olivier@astro.umontreal.ca

Céline Reylé
Observatoire de Besançon
Besançon, France
Tel.: +33 3 81 66 69 01
E-mail: celine.reyle@obs-besancon.fr

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Christian Veillet
Canada-France-Hawaii Telescope
Kamuela, Hawaii, USA
Tel.: +1 808 938 3905
E-mail: veillet@cfht.hawaii.edu

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych