Najnowszy numer prestiżowego tygodnika Science z 15 lutego 2008 donosi o wielkim sukcesie polskich astronomów.
Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił odkrycie nowego układu planetarnego, który jest przeskalowaną wersją Układu Słonecznego. W systemie tym, odległym od nas o 4500 lat świetlnych, dwie masywne planety – odpowiadające Jowiszowi i Saturnowi – krążą wokół centralnej gwiazdy, przypominającej Słońce. Kluczową rolę w odkryciu odegrał zespół polskich naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, kierowany przez prof. dra hab. Andrzeja Udalskiego. Polacy pracują w ramach projektu OGLE (the Optical Gravitational Lensing Experiment).
Powiększyć gwiazdę
Jak wskazuje nazwa polskiego projektu, OGLE, nowy układ planetarny został odkryty dzięki technice mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Ma ono miejsce wówczas, gdy obdarzony znaczną masą obiekt (gwiazda, planeta, czarna dziura itp.) przechodzi na niebie bardzo blisko świecącej w tle innej odległej gwiazdy. Pole grawitacyjne masywnego obiektu ugina światło gwiazdy tła i wzmacnia je tak, jak soczewka. Patrząc na „wzmacnianą” gwiazdę tła z Ziemi, widzimy, że jaśnieje ona w charakterystyczny sposób, gdy „soczewka” zbliża się i przechodzi przed nią, a potem stopniowo słabnie, wracając do swego zwykłego blasku, gdy soczewkujący ją obiekt oddala się od niej. Jeśli wokół gwiazdy, która służy za soczewkę, krąży planeta, jej pole grawitacyjne może dodatkowo zakłócać światło odległej gwiazdy. W rezultacie mamy dodatkowy efekt, pozwalający właśnie na odkrycie planety. Ten sprytny sposób „powiększania” sobie przez astronomów odległych obiektów odbywa się zgodnie z teorią względności Einsteina.
Zjawisko mikrosoczewkowania występuje niezwykle rzadko. Jak szacują badacze, w najbardziej sprzyjających mikrosoczewkowaniu rejonach nieba (np. w kierunku Centrum Galaktyki) zaledwie światło jednej gwiazdy na milion jest w danym momencie wzmacniane! Efekty dodatkowe, związane z obecnością planet, obserwowane są jeszcze rzadziej. Jeśli dodamy do tego, że ogromnym utrudnieniem dla badaczy jest fakt, że zjawisko mikrosoczewkowania trwa bardzo krótko – bo od kilku godzin dla najlżejszych planet do 1-5 dni dla najcięższych – widzimy, jak wielkie szczęście sprzyjało naszym naukowcom. Ponieważ są to zjawiska niepowtarzalne, wymagają ciągłej 24-godzinnej obserwacji – stąd konieczna współpraca różnych grup badaczy.
109. mikrosoczewka
26 marca 2006 roku zespół polskich badaczy z OGLE odkrył, że jedna z ponad 120 milionów obserwowanych przez nich gwiazd znajdujących się w Centrum Galaktyki zaczęła jaśnieć w sposób charakterystyczny dla mikrosoczewek grawitacyjnych. Zgodnie z przyjętym zwyczajem obiekt nazwano OGLE-2006-BLG-109, ponieważ był 109. mikrosoczewką odkrytą przez OGLE w 2006 roku.
Informacja o zjawisku została natychmiast rozesłana do innych zespołów astronomów. Dwa dni później, 28 marca 2006 roku, systemy komputerowe projektu OGLE zarejestrowały nagłe odchylenie jasności mikrosoczewki OGLE-2006-BLG-109 w stosunku do przewidywanego jej zachowania. Astronomowie byli podekscytowani: mogło to oznaczać, że soczewkującemu obiektowi towarzyszą planety! Sterujący teleskopem prof. Michał Szymański wykonał dodatkowe pomiary, a informacja o potencjalnej planecie w układzie pomknęła do innych zespołów obserwujących to zjawisko.
Zjawisko mikrosoczewkowania osiągnęło swe maksimum 5 kwietnia 2006 roku. Jego przebieg był bardzo nietypowy: ku zaskoczeniu astronomów w ciągu kolejnych nocy jasność mikrosoczewki ciągle ulegała znaczącym zmianom. Bez wątpienia był to dowód skomplikowanej struktury obserwowanego układu. Wszystkie te zmiany, czyli „odchyłki”, były na bieżąco rejestrowane przez zespół OGLE. Ściśle współpracujące z OGLE zespoły badawcze śledziły każdą zmianę jasności obiektu.
Po drugiej stronie lustra
Interpretacja zjawiska wcale nie była prosta. Do pracy wzięli się astrofizycy, w tym Dr. Scott Gaudi z Ohio State University i Dr. David Bennett z University of Notre Dame (USA). Dokonawszy szeregu obliczeń, badacze doszli do wniosku, że jedynym pasującym do obserwowanego zjawiska modelem jest system planetarny, złożony z gwiazdy centralnej i dwóch planet: pierwszej, będącej analogiem naszego Jowisza, o masie 0.71 masy Jowisza, znajdującej się w odległości 2.3 odległości Ziemia-Słońce od swej macierzystej gwiazdy, i drugiej – o masie 0.27 masy Jowisza, odległej o 4.6 odległości Ziemia-Słońce od tejże gwiazdy (analog Saturna).
Odkryte planety są mniejsze od swoich „słonecznych kuzynów”, ale i sama gwiazda centralna w odległym układzie jest mniejsza od naszego Słońca. Jej masa jest równa zaledwie połowie masy naszej gwiazdy i jest ona również chłodniejsza niż Słońce. Ale w tym zmniejszeniu jest metoda! Odkryty system planetarny okazuje się być zdumiewająco podobny do Układu Słonecznego. Stosunki mas planet i gwiazdy centralnej, jak również stosunki wzajemnych odległości i okresów obiegu planet są niemal identyczne jak dla Słońca, Jowisza i Saturna! Układ planetarny OGLE-2006-BLG-109 jest zatem przeskalowaną wersją Układu Słonecznego, posiadającym mniej masywną gwiazdę centralną. To pierwszy system planetarny tak bardzo przypominającym ten, w którym żyjemy my sami!
Pozdrowienia z innego świata
Jak dotąd, żaden z odkrytych układów planetarnych nie był tak podobny do naszego. Znane nam egzoplanety to głównie tzw. gorące Jowisze, czyli bardzo masywne planety, krążące tak blisko swoich gwiazd, że panuje na nich bardzo wysoka temperatura. Z kolei teorie, które próbują wyjaśnić, jak powstają masywne planety, głoszą, że rodzą się one za tzw. linią śniegu, czyli tam, gdzie jest na tyle zimno, że obszary lodu (niekoniecznie powstałego z wody, ale np. metanu) w danym układzie są stabilne. Bezpośrednio za linią śniegu planety powinny powstawać najszybciej i być najmasywniejsze, a masa kolejnych, bardziej oddalonych powinna maleć – a zatem dokładnie tak, jak to obserwujemy w naszym Układzie (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun).
Dowodem na to, że model objaśniający powstawanie planet-gigantów jest słuszny, jest własnie istnienie naszego Układu. Odkrycie układu OGLE-2006-BLG-109 dodatkowo wzmacnia to przekonanie. Tamtejsza gwiazda jest chłodniejsza od Słońca, ale planety znajdują się w takiej odległości, w jakiej powinny się znaleźć według modelu – tuż poza linią śniegu. Także ich masy maleją tak, jak powinny. Jak zatem powstają gorące Jowisze? Czy wielkie planety mogą „przesuwać się” w kierunku swojej gwiazdy?
Polacy w Las Campanas
Odkryte planety pozasłoneczne to już 12. i 13. obiekt tego typu, jakie znalazł zespół OGLE. Cztery inne planety pozasłoneczne również zostały odkryte metodą mikrosoczewkowania grawitacyjnego, a pozostałe siedem – metodą tzw. tranzytów, którą zespół OGLE zastosował z sukcesem jako pierwszy na świecie w 2002 roku.
Warto dodać, że polski projekt OGLE od wielu lat pozostaje światowym liderem w dziedzinie mikrosoczewkowania. W jego ramach odkrywa się rocznie ok. 600 podobnych zjawisk. Polskie badania prowadzone są przy użyciu warszawskiego 1.3 metrowego teleskopu w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Każdej pogodnej nocy badacze obserwują około 150 milionów gwiazd. Projekt finansowany jest częściowo przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Fundację na rzecz Nauki Polskiej oraz Fundację Astronomii Polskiej. Bieżące informacje o projekcie OGLE można znaleźć pod adresem: http://ogle.astrouw.edu.pl
W skład zespołu OGLE wchodzą: prof. dr hab. Andrzej Udalski, prof. dr hab. Marcin Kubiak, prof. dr hab. Michał Szymański, dr hab. Grzegorz Pietrzyński, dr Igor Soszyński, dr Łukasz Wyrzykowski, dr Olaf Szewczyk, mgr Krzysztof Ulaczyk (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego).
Eugeniusz Wiśniewski
Źródło: Uniwersytet Warszawski
