Dalam satu kilatan ringkas yang dirakam dalam mentol lampu Bima SaktiAstronomi telah mengambil satu lonjakan yang sehingga baru-baru ini kedengaran seperti fiksyen sains: buat pertama kalinya, ia telah dicapai mengukur jisim dan jarak secara langsung sebuah planet yang mengembara tanpa bintang, dengan jisim yang sangat serupa dengan ZuhalDunia ini, yang dikenal pasti dengan kod KMT-2024-BLG-0792 dan OGLE-2024-BLG-0516, bergerak bersendirian melalui ruang antara bintang pada hampir 10.000 tahun cahaya dari bumi.
Penemuan itu, yang diterbitkan dalam jurnal SainsIni dapat dilakukan berkat koordinasi pembedahan antara balai cerap darat dan Teleskop Angkasa Eropah GaiaUsaha bersama ini telah memungkinkan untuk menimbang, buat kali pertama dengan ketepatan yang tinggi, planet penyangak berjisim rendahmengesahkan bahawa ia jelas merupakan objek yang bersifat planet dan bukan kerdil perang atau bintang gagal.
Apakah planet penyangak dan mengapa kes ini istimewa?
Apa yang dipanggil planet terapung bebas atau mengembara Ia merupakan jasad berjisim planet yang tidak mengorbit mana-mana bintang. Daripada mengikuti trajektori stabil mengelilingi matahari, ia bergerak melalui galaksi hanya berpandukan sinaran matahari. graviti global dan pertemuan masa lalu dengan objek besar lain. Teori ini telah mencadangkan selama beberapa dekad bahawa ia mungkin sangat banyak di Bima Sakti, mungkin lebih banyak daripada bintang itu sendiri.
Dalam kes khusus ini, analisis menunjukkan bahawa objek yang bertanggungjawab untuk kilatan itu ialah sebuah planet dengan 0,219 kali jisim Musytari, hampir sama dengan ZuhalAngka itu dengan mudah menolak kategori bintang yang sangat samar atau kerdil perang. Para penyelidik berpendapat bahawa kemungkinan besar dilahirkan dalam sistem planet yang "normal", mengelilingi bintang, dan yang kemudiannya tercampak ke ruang antara bintang oleh interaksi graviti yang ganas.
Proses pengusiran ini mungkin disebabkan oleh perlanggaran graviti antara planet gergasiIni mungkin disebabkan oleh kehadiran bintang pengiring yang tidak stabil atau laluan bintang lain yang hampir di kawasan galaksi yang padat. Hasilnya ialah dunia yang kehilangan "rumah" orbitnya dan berakhir sebagai gelandangan kosmik, mengembara bersendirian selama berbilion tahun.
Sesetengah model juga mencadangkan bahawa planet penyangak tertentu boleh terbentuk secara berasingan, melalui keruntuhan gas dan awan debuIa menyerupai bintang tetapi kekurangan jisim yang diperlukan untuk memulakan pelakuran nuklear. Walau bagaimanapun, jisim dan ciri-ciri objek seperti Zuhal lebih sesuai dengan senario planet yang dikeluarkan dari sistem asalnya berbanding dengan pembentukan bintang mini.
Kajian terdahulu telah mencadangkan bahawa dunia tanpa bintang mungkin banyak, tetapi sehingga kini anggaran jisimnya adalah sangat tidak langsung. Penemuan ini menunjukkan dengan data yang kukuh bahawa Antara populasi planet penyangak biasanya terdapat objek planet, dilahirkan pada cakera protoplanet dan kemudian dibuang ke angkasa lepas.
Mikropelensa graviti: melihat yang tidak kelihatan
Mengesan planet yang tidak memancarkan cahaya dan tidak mempunyai bintang yang berkaitan, secara apriori, adalah tugas yang hampir mustahil. Kuncinya terletak pada memanfaatkan kanta mikro graviti, kesan yang diramalkan oleh relativiti umum Einstein: apabila objek besar melintas terus di hadapan bintang yang jauh, gravitinya melengkungkan laluan cahaya dan bertindak sebagai sejenis kaca pembesar kosmik.
Dari Bumi, kesan itu menjelma sebagai peningkatan kecerahan sementara bintang latar belakang. Jika objek yang lalu di hadapan adalah sebuah planet, kilatan biasanya singkat, selalunya hanya berlangsung selama beberapa jam atau beberapa hari. Itulah sebabnya rangkaian seperti OGLE (Eksperimen Lensa Graviti Optik) dan yang Korea KMTNet Mereka secara berterusan dan kerap memantau berjuta-juta bintang ke arah pusat Bima Sakti.
Peristiwa yang berkaitan dengan planet berjisim Saturnia ini dikesan pada 3 Mei 2024 kerana tinjauan pendapat tersebut, yang mengkategorikannya sebagai KMT‑2024‑BLG‑0792 y OGLE‑2024‑BLG‑0516Apa yang mereka perhatikan ialah peningkatan kecerahan yang mendadak gergasi merah yang terletak di bonjolan galaksi, dihasilkan apabila planet itu melintasi antara bintang itu dan garis penglihatan kita.
Analisis terperinci lengkung cahaya telah mencadangkan bahawa objek yang bertanggungjawab telah jisim yang jelas lebih kecil daripada MusytariTetapi ia tidak mencukupi untuk menentukan beratnya dengan tepat. Keterbatasan tradisional utama mikrokanta ialah, dengan sendirinya, ia tidak membenarkan penentuan yang jelas tentang jarak ke objekDan tanpa jarak yang diketahui, jisim menjadi terjerat dalam degenerasi matematik.
Untuk memecahkan sekatan itu, perlu menambah satu lagi bahan pemerhatian: mengukur peristiwa mikropelensaan yang sama daripada dua titik yang sangat jauh di angkasa dan bandingkan dengan terperinci saat kecerahan mencapai maksimum di setiap lokasi. Perbezaan masa ini dikenali sebagai paralaks mikrolensa.
Gaia sebagai "kamera kedua" di angkasa lepas
Di situlah teleskop angkasa lepas memainkan peranan. Gaiasatu misi daripada Agensi Angkasa Eropah (ESA) Pada asalnya direka untuk memetakan lebih satu bilion bintang di Bima Sakti dengan ketepatan yang sangat tinggi. Walaupun objektif utamanya bukanlah untuk memburu planet penyangak, kedudukan istimewa di angkasa lepas Dia menjadikannya pasangan yang sempurna untuk eksperimen semula jadi ini.
Gaia diletakkan dalam orbit mengelilingi Titik Lagrange L2 sistem Matahari-Bumi, kira-kira 1,5 juta kilometer dari planet kita. Dari sana, beliau terus memerhatikan langit, merekodkan kedudukan, kecerahan, dan pergerakan bintang dengan ketepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Selama lebih sedekad, beliau telah mengubah sepenuhnya cara kita melihat struktur galaksi kita.
Dalam tempoh singkat beberapa jam 48 Semasa peristiwa mikropencerapan planet penyangak, beberapa faktor yang tidak mungkin selaras: Gaia sedang mengimbas tepat di kawasan langit itu, dan lebih-lebih lagi, ia berbuat demikian dengan a konfigurasi orbit yang sangat baikyang membolehkannya memerhatikan bintang yang terjejas enam kali dalam masa kira-kira 16 jam, sangat dekat dengan puncak pembesaran.
Sementara itu, rangkaian terestrial OGLE dan KMTNet Mereka menjejaki kilatan yang sama dari balai cerap di Chile, Afrika Selatan dan AustraliaApabila para penyelidik membandingkan data tersebut, mereka mendapati bahawa cahaya mencapai tahap maksimumnya di Gaia hampir dua jam kemudian berbanding di Bumi. Perbezaan kecil itu, digabungkan dengan pemodelan terperinci peristiwa itu, adalah kunci untuk mengira paralaks mikrolensa.
Dengan mengukur paralaks itu, pasukan itu dapat menentukan dengan tepat jarak ke planet pengembara: sekeliling 3.050 parsekIaitu, kira-kira 9.950 tahun cahaya ke arah pusat galaksi. Dengan jarak yang ditentukan sekarang, lengkungan cahaya yang sama memberikan jisim: lebih kurang 22% daripada jisim Musytarihampir sama dengan Zuhal. Ia merupakan kali pertama pengukuran sebegini bersih dicapai untuk planet terapung bebas berjisim rendah.
Projek antarabangsa dengan tumpuan Eropah yang kukuh
Di sebalik hasil ini terletak kerjasama antarabangsa yang meluas, terutamanya yang melibatkan pusat-pusat Asia, Eropah dan Amerika SyarikatKajian ini diketuai oleh Subo Dong, daripada Jabatan Astronomi Universiti Peking, dan termasuk pasukan dari Institut Astronomi dan Astrofizik Kavli, The Institut Astronomi dan Sains Angkasa Korea, yang Universiti Warsaw dan Universiti Cambridge, Antara lain.
Di pihak Eropah, peranan Poland dan projek OGLE Ia telah menjadi asas. Daripada Balai Cerap Astronomi Universiti Warsaw, kumpulan yang diketuai oleh Andrzej Udalski Ia telah memantau pusat galaksi selama bertahun-tahun untuk mencari peristiwa mikropencerahan. Datanya, digabungkan dengan KMTNet dan Gaia, telah membolehkan saintis mengubah kilat yang hanya berlangsung selama beberapa jam menjadi potret tepat planet yang mengembara.
Penyelidik dari negara-negara seperti United Kingdom, Jerman, Israel, Switzerland dan Amerika Syarikat, sebagai tambahan kepada konsortium yang bertanggungjawab untuk mengendalikan Gaia untuk ESA. Kerjasama antara stesen yang terletak di benua yang berbeza adalah penting untuk mencapai liputan yang hampir berterusan dari acara tersebut.
Dalam kenyataan kepada media antarabangsa, Subo Dong menekankan bahawa kesukaran terbesar adalah "untuk mengalahkan masa"Memandangkan acara mikropelensa hanya berlangsung selama kira-kira dua hari. Seperti yang dijelaskannya, gabungannasib luar biasa"—bahawa Gaia sedang mencari tepat di tempat yang diperlukan—dan kegigihan tinjauan tanah telah memungkinkan apa yang sehingga kini dianggap hampir tidak dapat dicapai.
Seorang lagi penulis, Przemek Mróz, dari Balai Cerap Astronomi Universiti Warsaw, menekankan bahawa hasilnya akan memberi "rangsangan yang kuat" kepada kempen intensif masa hadapan dikhaskan untuk objek jenis ini. Pengalaman menunjukkan bahawa pemerhatian yang diselaraskan antara Bumi dan angkasa lepas bukan sahaja boleh dilaksanakan, tetapi boleh menjadi alat standard untuk mengkaji planet tanpa bintang.
Apakah yang diberitahu oleh planet ini kepada kita tentang populasi dunia tanpa bintang?
Sebelum kerja ini, ahli astronomi telah mengesyaki bahawa planet mengembara Mereka mungkin sangat ramai. Beberapa kajian menunjukkan bahawa jumlah keseluruhan mayat ini boleh menyamai atau mengatasi bintang-bintang dalam Bima Sakti. Walau bagaimanapun, kekurangan pengukuran jisim langsung menyukarkan untuk mengetahui sama ada calon yang dikesan sebenarnya planet atau, dalam beberapa kes, objek seperti bintang.
Pengukuran planet ini Jisim Saturnus Ia memecahkan halangan itu: ia membuktikan bahawa sekurang-kurangnya beberapa kilauan ringkas yang diperhatikan oleh OGLE, KMTNet dan program lain sepadan dengan dunia berjisim planet yang dikeluarkan dari sistem merekadan bukan sahaja kepada jasad perantaraan antara planet dan bintang. Ia merupakan tempat yang kukuh untuk menganggarkan berapa ramai "pengembara" memenuhi ruang antara bintang.
Jika modelnya betul, Bima Sakti boleh dihuni oleh trilion planet yang mengembaraSenyap dan sejuk, mereka merentasi kegelapan antara bintang-bintang. Ada yang mungkin mengekalkan atmosfera tebal atau sumber haba dalaman; yang lain mungkin sfera berais yang terbenam dalam malam abadi. Buat masa ini, kita hanya dapat mengesan sebahagian kecil daripadanya, apabila penjajaran dengan bintang latar belakang cukup sempurna.
Planet jenis ini juga menyediakan maklumat penting tentang dinamik sistem planetSetiap dunia yang terkeluar merupakan kesan proses ganas yang berlaku dalam beberapa juta tahun pertama kehidupan sesebuah sistem: migrasi gergasi gas, resonans yang mengganggu kestabilan orbit, pertemuan rapat dengan bintang-bintang bersebelahan… Dengan membina semula populasi pengembara, ahli astronomi boleh untuk membina semula sejarah pembentukan dan evolusi daripada sistem seperti kita.
Dalam konteks Eropah, keputusan ini mengukuhkan kedudukan ESA dan rakan kongsinya sebagai pemain utama dalam sains eksoplanet dan dunia penyangakGaia, yang direka untuk misi utama yang lain, akhirnya menyediakan bahagian penting untuk bidang yang baru muncul yang tidak lama lagi akan menampilkan teleskop angkasa lepas baharu yang dikuasakan oleh kedua-dua Eropah dan kuasa angkasa lepas yang lain.
Peranan misi akan datang: Roman, Earth 2.0 dan seterusnya
Kes KMT-2024-BLG-0792 / OGLE-2024-BLG-0516 berlaku ketika komuniti astronomi sedang bersedia untuk generasi baharu instrumen yang dikhaskan, sebahagian besarnya, untuk pencarian planet menggunakan mikrolensingAntaranya, yang berikut menonjol: Teleskop Angkasa Rom Nancy Grace dari NASA, yang pelancarannya dijadualkan pada separuh kedua dekad ini.
Roman akan menjalankan tinjauan mikropelensaan berskala besar, dengan kepekaan dan kadar pemerhatian yang jauh lebih baik daripada kaedah semasa. Simulasi menunjukkan bahawa ia boleh mengesan beratus-ratus atau beribu-ribu planet penyangaktermasuk objek dengan jisim yang serupa dengan Bumi, dan mengukur taburannya dengan ketepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Bagi Eropah, misi ini akan menjadi pelengkap ideal kepada data Gaia dan projek lain seperti Euclid.
Usaha ini akan dilengkapi oleh satelit China. Earth 2.0yang pelancarannya dijangka sekitar tahun 2028 dan yang juga akan berusaha eksoplanet dan dunia tanpa bintang menggunakan, antara alat lain, mikropelensa graviti. Para penyelidik berharap dapat menyelaras pemerhatian dari Bumi—dengan kemudahan seperti masa depan Balai Cerap Vera Rubin— dan daripada misi angkasa lepas ini untuk memaksimumkan pengesanan peristiwa seperti planet berjisim Saturnia ini.
Misi yang berterusan, seperti misi itu sendiri Gaia ESA, dan lain-lain yang akan mula digunakan pada tahun-tahun akan datang, akan menjana katalog yang semakin luas yang akan membolehkan kami beralih daripada penemuan khusus kepada kajian statistik terperinci. Ideanya adalah untuk menjawab soalan asas: berapa banyak planet penyangak yang ada, julat jisim apakah yang paling kerap, bagaimana ia diagihkan di galaksi, dan apakah yang diberitahunya kepada kita tentang keganasan dan kreativiti pembentukan planet?
Menurut penulis kajian ini, inilah Ini merupakan kali pertama planet penyangak diukur menggunakan paralaks mikrolensasi dengan begitu jelas. Kejayaannya menggalakkan banyak kumpulan untuk merancang kempen yang diselaraskan antara teleskop berasaskan darat dan misi seperti Roman atau Earth 2.0, dengan tujuan untuk mengubah apa yang kini merupakan pemerhatian luar biasa menjadi teknik penggunaan rutin.
Semuanya menunjukkan kilatan kecil ini, yang disebabkan oleh sebuah planet dengan jisim yang serupa dengan Zuhal Terletak hampir 10.000 tahun cahaya dari Bumi, ia akan menandakan titik perubahan: ia membuktikan bahawa ia mungkin berlaku menimbang dan mencari dengan tepat dunia yang bergerak bersendirian Menggunakan pemerhatian serentak dari permukaan Bumi dan dari angkasa lepas, ia membuka pintu kepada masa depan di mana kita mempunyai bancian galaksi sebenar bagi planet-planet penyangak, kunci untuk memahami bagaimana sistem planet terbentuk, pecah dan berkembang di seluruh Bima Sakti.
