Οι επιστήμονες προσδιορίζουν τη μάζα και την απόσταση ενός απατεώνων πλανήτη - Ένας κόσμος χωρίς αστέρια

Η ιδέα του καλλιτέχνη για τον αδίστακτο πλανήτη της γης που παρασύρεται μόνο στο διάστημα. (Πίστωση:NASA Goddard Space Flight Center)

Οι περισσότεροι πλανήτες μπορούν να περιγραφούν τουλάχιστον από μία άποψη:Κυκλοφορούν ένα αστέρι, καθιστώντας τους κάπως εύκολο (ή) να βρεθούν. Μια διέλευση βυθίζει το φως του αστεριού. Μια ταλάντευση ωθεί το φάσμα του αστεριού. Ακόμη και μια άμεση εικόνα, όσο σπάνια είναι, συνήθως στηρίζεται στη λάμψη του αστεριού και στην ανακλώμενη ή θερμική λάμψη του πλανήτη.

Ωστόσο, ένας πλανήτης που επιπλέει ελεύθερα (ή «απατεώνας») δεν προσφέρει τίποτα από αυτά. Παρασύρεται μέσα από έναν γαλαξία χωρίς προφανές άστρο ξενιστή, αρκετά κρύο και σκοτεινό ώστε να αναμειγνύεται στο φόντο. Για χρόνια, οι ερευνητές κατάφερναν να εντοπίσουν υποψηφίους για αυτούς τους μοναχικούς κόσμους, αλλά σπάνια μπορούσαν να πουν, με σιγουριά, πόσο τεράστια ήταν πραγματικά τα αντικείμενα.

Τώρα, σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science , μια διεθνής ομάδα αναφέρει τον πρώτο υποψήφιο πλανήτη που επιπλέει ελεύθερα για τον οποίο τόσο η μάζα όσο και η απόσταση μπορούν να μετρηθούν απευθείας από το ίδιο γεγονός, μετατρέποντας ουσιαστικά έναν μακροχρόνιο «πλανήτη ή όχι;» μαντέψτε σε ένα ποσοτικοποιημένο αποτέλεσμα.

Η ανάλυση της ομάδας δείχνει ένα αντικείμενο φακού με μάζα 0,219 μάζες του Δία, ένα άγγιγμα ελαφρύτερο από τον Κρόνο ή περίπου 70 μάζες της Γης. Η απόστασή του μακριά από εμάς είναι περίπου 9.950-10.000 έτη φωτός, προς το κέντρο του Γαλαξία.

Ο φακός του αστέρα "πηγή" φόντου εικάζεται ότι είναι ένας κόκκινος γίγαντας.

Γιατί οι απατεώνες πλανήτες είναι τόσο μεγάλος πονοκέφαλος να βρεις

Εάν ένας πλανήτης δεν έχει αστέρι, οι κλασικές τεχνικές εξωπλανητών καταρρέουν σε μεγάλο βαθμό. Σε αντίθεση με τον μέσο πλανήτη σας, ένας απατεώνας πλανήτης δεν περνά μπροστά από ένα φωτεινό άστρο υποδοχής σε ένα τακτοποιημένο πρόγραμμα, επομένως δεν υπάρχει επαναλαμβανόμενο σήμα διέλευσης. Επίσης, δεν τραβάει ένα ορατό αστέρι με τρόπο που παράγει μια μετρήσιμη ταλάντευση ακτινικής ταχύτητας. Αν δεν είναι εξαιρετικά νέος και ακόμα ζεστό, εκπέμπει πολύ λίγο φως για να ξεχωρίζει από μόνο του.

Αυτό αφήνει μια μέθοδο που ενδιαφέρεται μόνο για τη βαρύτητα που ονομάζεται βαρυτικός μικροφακός. Όταν ένα αντικείμενο στο προσκήνιο διασχίζει τη γραμμή όρασης σε ένα μακρινό αστέρι φόντου, η βαρύτητα του αντικειμένου κάμπτεται και μεγεθύνει το φως του αστεριού για μικρό χρονικό διάστημα. Το αστέρι φόντου φωτίζεται για λίγο και μετά υποχωρεί στο κανονικό. Εάν παρατηρηθεί, οι αστρονόμοι μπορούν να συμπεράνουν ότι κάτι πέρασε μπροστά.

Ο μικροφακός πάντα δελέαζε τους αστρονόμους με την υπόσχεση ότι το σχήμα και το χρονοδιάγραμμα του γεγονότος φωτεινότητας κωδικοποιούν πληροφορίες σχετικά με τη μάζα του αντικειμένου φακού. Το εμπόδιο είναι ότι η ίδια καμπύλη φωτός μπορεί να παραχθεί από διαφορετικούς συνδυασμούς μάζας και απόστασης. Αυτός είναι ο κλασικός "εκφυλισμός μάζας-απόστασης" μικροφακών:Χωρίς ανεξάρτητη εκτίμηση απόστασης, η μάζα παραμένει αβέβαιη και το αντίστροφο.

Στην πράξη, αυτό σήμαινε ότι πολλοί υποψήφιοι αδίστακτοι πλανήτες που ανιχνεύθηκαν με μικροφακούς κάθονταν σε κενό. Έμοιαζαν με πλανήτες, αλλά μια άβολη επιλογή απόστασης θα μπορούσε να τους διογκώσει σε κάτι άλλο, όπως έναν καφέ νάνο (ένα αντικείμενο βαρύτερο από πλανήτες, ελαφρύτερο από αστέρια).

Μια τυχερή στοίχιση

Το γεγονός στην καρδιά αυτού του νέου αποτελέσματος παρατηρήθηκε στις 3 Μαΐου 2024, προς τα πυκνά αστρικά πεδία κοντά στο Γαλαξιακό κέντρο. Οι επίγειες έρευνες το έπιασαν:το δίκτυο KMTNet (τηλεσκόπια στην Αυστραλία, τη Νότια Αφρική και τη Χιλή) και η έρευνα OGLE στη Χιλή. Σαν να μην μπέρδευαν αρκετά τα ονόματα αντικειμένων στον κόσμο, οι δύο συνεργασίες του έδωσαν δύο ονόματα — KMT-2024-BLG-0792 και OGLE-2024-BLG-0516 — για το ίδιο συμβάν μικροφακού.

Η ανατροπή είναι ότι το διαστημικό σκάφος Gaia της ESA έτυχε να κοιτάζει το ίδιο κομμάτι του ουρανού την κατάλληλη στιγμή, από ένα πολύ διαφορετικό πλεονέκτημα. Η Gaia κάθισε κοντά στο σημείο Lagrange Sun–Earth L2, περίπου 622.000 μίλια (δύο εκατομμύρια χιλιόμετρα) από τη Γη, δίνοντας στην ομάδα δύο χωριστά «μάτια» στο ίδιο φλας μικροφακών.

Ακόμα καλύτερα, η Γαία δεν πρόλαβε μόνο μια φορά το γεγονός. Λόγω της γεωμετρίας του σχεδίου σάρωσης του διαστημικού σκάφους σε σχέση με την τοποθεσία του συμβάντος, η Gaia κατέγραψε έξι μετρήσεις σε περίπου 15-16 ώρες, συγκεντρωμένες γύρω από την κορυφή όταν η μεγέθυνση είχε μεγαλύτερη σημασία.

Έρευνες με μικροφακούς έχουν δείξει ότι οι περισσότεροι υποψήφιοι ελεύθερα επιπλέοντες πλανήτες είναι μικρότεροι από τον Δία, συχνά στην περιοχή του υποΠοσειδώνα. Μεταξύ των βαρύτερων πλανητών και των πιο ανοιχτόχρωμων καφέ νάνων, οι ερευνητές συζήτησαν μια αραιή περιοχή που μερικές φορές ονομαζόταν «έρημος Αϊνστάιν» - ένα κενό που συνδέεται με τον τρόπο με τον οποίο τα γεγονότα μικροφακών κατανέμονται σε χρονικές κλίμακες και με τις συναγόμενες ιδιότητες του φακού. Ένα αντικείμενο μάζας του Κρόνου που προσγειώνεται σε αυτήν την περιοχή είναι ενδιαφέρον επειδή ωθεί τη συζήτηση μακριά από το "ίσως αυτοί είναι όλοι μικροσκοπικοί κόσμοι" προς το "ο πληθυσμός μπορεί να είναι πιο διαφοροποιημένος".