Većina poznatih planeta kruži oko svojih zvijezda po stabilnim orbitama, ali dio njih, čini se, može biti izbačen iz matičnog sustava i nastaviti putovati svemirom bez gravitacijske veze s ikakvom zvijezdom. Astronomi takve objekte nazivaju “slobodno plutajućim” ili “lutajućim” planetima. U novom radu objavljenom u časopisu Science znanstvenici opisuju slučaj u kojem su, prvi put za jedan lutajući planet, uspjeli odrediti i njegovu masu i udaljenost od Zemlje, zahvaljujući rijetko povoljnom nizu opažanja sa Zemlje i iz svemira.
Zašto su lutajući planeti toliko teški za otkrivanje
Uobičajene metode otkrivanja egzoplaneta u velikoj se mjeri oslanjaju na prisutnost zvijezde domaćina. Jedna od najčešćih je tranzitna metoda, pri kojoj se planet prepoznaje po periodičnom slabljenju sjaja zvijezde kada prolazi ispred nje. Druga metoda mjeri sitno gibanje zvijezde koje uzrokuje gravitacija planeta u orbiti. Bez zvijezde domaćina takvi se pristupi ne mogu primijeniti, a sami planeti ne emitiraju vlastitu svjetlost poput zvijezda, pa su u praksi gotovo nevidljivi.
Zato su astronomi do sada lutajuće planete mogli otkrivati gotovo isključivo preko događaja mikrolećenja, odnosno kratkotrajnih promjena svjetlosti pozadinske zvijezde uzrokovanih gravitacijskim učinkom objekta koji prolazi ispred nje. Kada se to dogodi, promatraču, primjerice teleskopima na Zemlji, svjetlost udaljene zvijezde privremeno izgleda pojačana, kao da je ispred nje postavljena leća. Sama činjenica pojačanja govori da je nešto prošlo ispred zvijezde.
U teoriji, mikrolećenje može omogućiti izračun mase objekta koji prolazi ispred zvijezde analizom koliko je svjetlost bila zakrivljena i time pojačana. Međutim, bez poznavanja udaljenosti objekta javlja se problem koji astronomi nazivaju “degeneracija masa udaljenost”. Ista krivulja mikrolećenja može nastati za različite kombinacije mase i udaljenosti, pa bez pouzdane informacije o jednoj veličini nije moguće čvrsto odrediti drugu. Rezultat su uglavnom procjene, a ne izravna mjerenja.
U ovom slučaju učinak mikrolećenja lutajućeg planeta zabilježen je s više zemaljskih teleskopa, a događaj je neovisno registrirao i svemirski teleskop Gaia. Budući da su objekt istodobno analizirale dvije istraživačke skupine, u znanstvenoj literaturi pojavila su se dva službena naziva: KMT-2024-BLG-0792 i OGLE-2024-BLG-0516.
Ključni dio priče bio je raspored u trenutku događaja. Gaia se našla u iznimno povoljnom položaju koji je omogućio izravno određivanje udaljenosti planeta. Opažanja s dvije prostorno odvojene točke i mala razlika u vremenu dolaska svjetlosnog signala omogućili su timu da iskoristi geometrijski učinak paralakse i iz toga pouzdano izračuna udaljenost objekta.
“Sretnim slučajem, događaj mikrolećenja KMT-2024-BLG-0792/OGLE-2024-BLG-0516 nalazio se gotovo okomito na smjer Gaijine osi precesije. Ta rijetka geometrija uzrokovala je da Gaia promatra događaj šest puta tijekom 16 sati, počevši blizu vrhunca pojačanja”, pišu autori studije.
Iz dobivenih podataka zaključili su da planet ima masu od oko 22% mase Jupitera, odnosno malo manju od mase Saturna. Udaljenost su procijenili na oko 3.000 parseka, što je malo manje od 10.000 svjetlosnih godina. Spektralna analiza pokazala je i da je zvijezda ispred koje je planet prošao crveni div.
“Einsteinova pustinja” i podrijetlo lutajućih planeta
Dosad identificirani lutajući planeti uglavnom su se smatrali objektima ispod mase Jupitera, što istraživači tumače kao znak da su nastali u protoplanetarnom disku, a zatim bili izbačeni iz sustava. Poznato je i da slobodno mogu lutati i masivniji objekti, no za njih se najčešće pretpostavlja da su smeđi patuljci, odnosno “neuspjele zvijezde” koje su premasivne da bi bile planeti, ali nedovoljno masivne da započnu stabilno zvjezdano izgaranje.
Prethodni događaji mikrolećenja upućivali su na prazninu u radijalnoj raspodjeli masa koju se naziva “Einsteinova pustinja”, a koja se opisuje kao granica između planeta i smeđih patuljaka. Tim navodi da takav jaz ima smisla jer je masivnije planete teže izbaciti iz sustava dinamičkim procesima, pa su rjeđi među slobodno plutajućim objektima.
“Premda prethodni događaji slobodno plutajućih planeta nisu imali izravno izmjerene mase, statističke procjene upućuju na to da su pretežno objekti masa ispod Neptuna, bilo gravitacijski nevezani ili na vrlo širokim orbitama”, pišu autori.
“Takvi objekti mogu nastati snažnim gravitacijskim interakcijama unutar planetarnih sustava u kojima su rođeni. Zaključujemo da nasilni dinamički procesi oblikuju demografiju objekata planetarnih masa, i onih koji ostaju vezani uz svoje zvijezde domaćine i onih koji bivaju izbačeni te postaju slobodno plutajući”, dodaju
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
