Superziemie są powszechne w Drodze Mlecznej

Astronomowie ustalili, że planety skaliste większe od Ziemi, ale mniejsze od Neptuna, krążące po dalekich od swojej gwiazdy orbitach, mogą być znacznie bardziej powszechne w Drodze Mlecznej, niż dotychczas uważano. Według nich, w co trzecim układzie planetarnym wokół gwiazd w naszej galaktyce znajduje się tzw. zimna super-ziemia. W badaniach brali udział naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Układ Słoneczny składa się z czterech małych, skalistych planet wewnętrznych – Merkury, Wenus, Ziemia i Mars, oraz czterech dużych, gazowych planet zewnętrznych – Jowisz, Saturn, Uran i Neptun. Obie grupy planet rozdziela główny pas planetoid, znajdujący się między orbitami Marsa i Jowisza. Za Neptunem orbituje wiele mniejszych i większych skał z kilkoma planetami karłowatymi, jak Pluton. Istnieje jednak jeden rodzaj planety, który w zewnętrznym Układzie Słonecznym nie występuje. To tzw. superziemie – planety skaliste większe od Ziemi, ale mniejsze od Neptuna. Niedawne badania, które ukazały się na łamach pisma „Science” (DOI: 10.1126/science.adn6088) sugerują, że ten typ planety jest o wiele bardziej powszechny w innych systemach, niż wcześniej sądzono.

Mikrosoczewkowanie

Do tej pory odkryto i potwierdzono istnienie blisko 6000 planet pozasłonecznych. Wśród nich wiele to właśnie superziemie. Wiele z nich znajduje się w zewnętrznych regionach swoich układów planetarnych – to tzw. zimne superziemie. To pokazuje, że nasz Układ Słoneczny nie jest standardem wśród systemów planetarnych.

W swoich pracach naukowcy wykorzystali zjawisko mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Grawitacja wypacza czasoprzestrzeń. Im gęstszy obiekt, tym silniejsza jest jego siła grawitacyjna. Bardzo gęste obiekty w tak dużym stopniu wypaczają czasoprzestrzeń, że dają efekt podobny do soczewki, powiększając i zniekształcając znajdujące się za nim źródło światła. Zjawisko mikrosoczewkowania zachodzi, gdy światło od odległego źródła uginane jest przez bliższy obiekt zwany soczewką. Masa soczewki zakrzywia przestrzeń wokół niej, co powoduje ugięcie promieni świetlnych, w efekcie czego można zaobserwować pojaśnienie źródła.

Innymi słowy, do mikrosoczewkowania grawitacyjnego dochodzi wtedy, gdy grawitacja obiektów zagina i wzmacnia światło z odleglejszych gwiazd w chwili, gdy na jednej linii znajdzie się źródło promieniowania, obiekt soczewkujący oraz obserwator na Ziemi. Jeśli soczewką jest gwiazda, to pojaśnienie trwa od kilku do nawet około stu dni, jeśli zaś soczewką jest planeta – od kilku godzin do paru dni.

Mikrosoczewkowanie jest szczególnie skuteczne do znajdowania odległych, małych planet. Planety wykrywane są różnymi technikami, ale wszystkie mają pewne ograniczenia. Najłatwiej wykryć dużą planetę na orbicie bliskiej swojej gwiazdy. Z tego też powodu wśród odkrytych i potwierdzonych planet najwięcej jest tych krążących blisko swojej gwiazdy. W tej grupie superziemie występują szczególnie licznie.

Powszechne superziemie

W 2016 roku badacze natrafili na zjawisko soczewkowania sklasyfikowane jako OGLE-2016-BLG-0007. To pozwoliło odkryć planetę o masie porównywalnej do Ziemi w odległości 1,5 miliarda kilometrów od swojej gwiazdy macierzystej. To dalej niż orbita Saturna w Układzie Słonecznym. Świat ten, okrąża swoją gwiazdę co 40 lat.

– To typowa bardzo małomasywna superziemia krążąca po orbicie podobnej do orbity Saturna w naszym układzie planetarnym. Nowa rekordzistka w tym zakresie – powiedział prof. Andrzej Udalski, cytowany w komunikacie Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego. Prof. Udalski od lat kieruje projektem OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). OGLE to przegląd nieba prowadzony od 1992 roku przez astronomów z Uniwersytetu Warszawskiego. To jeden z największych i najstarszych fotometrycznych przeglądów nieba.

Odkrycie z 2016 roku skłoniło astronomów do zastanowienia się: jakie są szanse na znalezienie superziemi w tak dużej odległości od gwiazdy macierzystej? Dane z innych zjawisk mikrosoczewkowania sugerują, że jedna superziemia krążąca na dalekiej orbicie przypada na 0,35 gwiazdy. Przy szacunkowych 100 miliardach gwiazd w Drodze Mlecznej może być 35 miliardów superziem na zewnętrznych rubieżach wielu układów gwiezdnych.

Źródło: Uniwersytet Warszawski, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, fot. Pixabay/ CC0