Miniaturowa wersja Układu Słonecznego

Odkryty układ planetarny znajduje się niespełna 5 tys. lat świetlnych od Ziemi. Na razie wiemy, że znajdują się tam dwie duże planety. Jedna ma ok.

70 proc. masy Jowisza. Druga – ok. 90 proc. masy Saturna. Centralna gwiazda jest o połowę mniejsza od naszego Słońca. Jest też ciemniejsza i chłodniejsza. Ale wszystko to jest „w skali”: gwiazda jest chłodniejsza, ale planety krążą bliżej niej, stąd prawdopodobnie wyglądają tak, jak nasz Jowisz i Saturn.

– Fascynujące, że jeśli przeskalujemy wszystko – jasność, masy gwiazdy macierzystej i planet, wyjdzie nam, że są to globy podobne do Jowisza i Saturna – mówi prof. Scott Gaudi z Ohio State University, jeden z autorów badań. – Znaleźliśmy zatem system taki jak nasz, ale w miniaturze.

Odkrycie nie byłoby możliwe, gdyby nie praca polskich specjalistów z programu OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) kierowanego przez prof. Andrzeja Udalskiego. To właśnie ten zespół odkrył, że obserwowana z Ziemi charakterystyczna zmiana jasności jednej z gwiazd może świadczyć o obecności układu planetarnego. Szczegóły odkrycia przynosi dzisiejsze „Science”.

Poszukując pozasłonecznych planet, naukowcy posługiwali się metodą wykorzystującą zjawisko tzw. soczewkowania grawitacyjnego. Możne je zaobserwować, gdy jakiś obiekt (może to być gwiazda albo planeta) przechodzi blisko świecącej w tle odległej gwiazdy. Zgodnie z teorią względności Einsteina, grawitacja takiego obiektu ugina światło gwiazdy – działa jak soczewka. Z Ziemi widoczne jest to jako charakterystyczna zmiana jasności gwiazdy. Jeżeli wokół gwiazdy-soczewki krąży planeta, jej obecność wprowadza dodatkowe zakłócenia.

Wykorzystanie tego zjawiska do odkrywania pozasłonecznych planet to polska specjalność. Koncepcję tę zaproponował nieżyjący już polski astrofizyk Bohdan Paczyński (wymieniony zresztą w „Science” jako współautor sukcesu). Obserwacjami nieba pod kątem wykrywania zjawiska mikrosoczewkowania zajmuje się właśnie program OGLE. Efekty takie występują jednak rzadko. Patrząc w kierunku centrum Galaktyki, wzmacniane jest w ten sposób światło zaledwie jednej gwiazdy na milion. Do tego zjawisko trwa krótko, co wymaga ciągłej obserwacji i pomiarów.

Odkrycie pozwala przypuszczać, że układy planetarne podobnedo naszego są powszechne

Polskiemu zespołowi szczęście jednak dopisało. W marcu 2006 roku jedna ze 120 mln obserwowanych gwiazd zaczęła jaśnieć w charakterystyczny dla soczewek grawitacyjnych sposób. Nazwano ją OGLE-2006-BLG-109. Informacje o nowym obiekcie natychmiast rozesłano do międzynarodowych zespołów. Grawitacyjna soczewka wzmacniała światło gwiazdy w tle aż 500 razy!Po kilku tygodniach okazało się, że zjawisko mikrosoczewkowania w tym przypadku przebiega w bardzo skomplikowany sposób. Różnice jasności gwiazdy świadczyły, że astronomowie mają do czynienia z co najmniej jedną planetą.

Analizą danych zajął się prof. Gaudi. Jego zdaniem zakłócenia światła spowodowane były obecnością planety o masie zbliżonej do Saturna, a także drugiej – podobnej do Jowisza. Pierwsza ma się znajdować w odległości ok. 4,6 dystansu Ziemia – Słońce od swojej gwiazdy. Druga – 2,3 tej odległości. Stosunki mas planet i gwiazdy centralnej, a także ich wzajemne położenie są niemal identyczne jak w Układzie Słonecznym. Jak podkreślają odkrywcy, to pierwszy system tak bardzo przypominający ten, w którym żyjemy. – Możecie sobie mówić, że to szczęście, ale ja sądzę, że takie systemy są powszechne w Galaktyce – mówi prof. Gaudi.

Odkrywane dotąd pozasłoneczne układy planetarne (jest ich ok. 270) różnią się budową od Układu Słonecznego tak bardzo, że astrofizycy wątpili w poprawność teorii formowania się globów. W znanych nam układach, ogromne planety znajdowały się bardzo blisko swoich gwiazd. Odnalezienie OGLE-2006-BLG-109 to dowód na to, że wcale nie jesteśmy takim wyjątkiem. Biorąc pod uwagę niewielką „wydajność” metody mikrosoczewkowania, fakt odkrycia takiego systemu planetarnego pozwala sądzić, że są one powszechne. Być może w jednym z nich znajdują się również mniejsze, skaliste, globy podobne do Ziemi.

prof. Andrzej Udalski Obserwatorium Astronomiczne UW, kierownik programu OGLE

Jeśli chodzi o opisywaną w „Science” mikrosoczewkę, to wkład naszego zespołu OGLE jest oczywisty. 26 marca 2006 r. odkryliśmy to zjawisko we wczesnych jego fazach. Zwykle nic szczególnego się przez jakiś czas z soczewkami nie dzieje, ale w tym przypadku już dwa dni później nasz system monitorujący zameldował o odkryciu odchyłki od przewidywanego zachowania pojedynczej soczewki.

Natychmiast zawiadomiliśmy inne zespoły obserwujące obiekt z innych kontynentów, by kontynuowały obserwacje (w Chile był już dzień). Okazało się, że odchyłka była istotnie planetopodobna. Następnie przez kilka dni jasność obiektu dalej mocno rosła, przypominając kształtem ponownie mikrosoczewkowanie przez obiekt pojedynczy, co było ogromnie obiecujące.Jednak najciekawsze było jeszcze przed nami. Maksimum mikrosoczewkowania nastąpiło 5 kwietnia 2006 r., a wzmocnienie skoczyło kilkaset razy. Tego typu zjawiska mikrosoczewkowania są ogromnie czułe na obecność planet wokół gwiazdy soczewki w szerokim zakresie odległości i mas. I rzeczywiście – w ciągu kolejnych dwóch dni blask obiektu ulegał przedziwnym zmianom – osłabieniom i pojaśnieniom świadczącym o skomplikowanej strukturze soczewkującego systemu. Ponieważ wszelkie odchyłki od pojedynczej soczewki nasze systemy zauważają w czasie rzeczywistym, obserwacje OGLE-2006-BLG-109 dostarczyły nam wielu wrażeń i emocji – chyba najwięcej w historii. Większość odchyłek była zauważana przez nas we wczesnych fazach i podobnie jak poprzednio niemal natychmiast przekazywaliśmy informacje współpracownikom, by kontynuowali monitorowanie obiektu, gdy nie był już dostępny z Chile. Nawiasem mówiąc, OGLE-2006-BLG-109 to najlepszy przykład, jak ważne są ciągłe, 24-godzinne obserwacje zjawiska, a co za tym idzie, współpraca różnych zespołów.

W trakcie zjawiska pogoda w naszym obserwatorium była idealna. Obserwacje były też zrobione w sposób optymalny. W pobliżu maksimum mikrosoczewkowania nasze dane z kolejnych dwóch nocy pokazywały w miarę ciągłą zmienność blasku. Jednak oddzielone byty kilkunastogodzinną przerwą (dzień w Chile). Jednak dzięki obserwacjom z innych kontynentów w ciągu tej przerwy obiekt kolejno pojaśniał, osłabł i znów pojaśniał o kilkadziesiąt procent. Był to sygnał od planety Jowisza znajdującej się w tym układzie.

Gdyby opierać się tylko na naszych danych, interpretacja zjawiska byłaby niekompletna i błędna. Obserwacje innych zespołów, przede wszystkim microFuN, który ma stacje obserwacyjne na wielu kontynentach, odegrały znaczną rolę w uzupełnieniu danych OGLE. Ważne dla potwierdzenia interpretacji zjawiska są dane zespołu MOA z Nowej Zelandii. Współautorem pracy jest nieżyjący już prof. Bohdan Paczyński – twórca współczesnej dziedziny mikrosoczewkowania.

prof. Marcin Kubiak Obserwatorium Astronomiczne UW, OGLE

RZ: Relacje o dokonanych odkryciach astronomicznych brzmią, jak gdyby były wyjęte z filmów akcji: telefony w środku nocy na drugą półkulę, przejmowanie śledzonego obiektu...

Prof. Marcin Kubiak:

Rzeczywiście, coś w tym jest. Zjawiska, które obserwujemy, odznaczają się bardzo małym stopniem prawdopodobieństwa. Mówiąc o nich, nie sposób uniknąć takich określeń, jak „niepowtarzalne”, „raz i nigdy więcej”, przynajmniej w skali ludzkiego życia. Dlatego gdy już coś takiego zostaje zaobserwowane, trzeba wykorzystać tę szansę. Czas trwania zjawisk, które badamy – myślę o planetach i programie OGLE – jest rzędu jednego, dwóch dni, przynajmniej w maksymalnej, najciekawszej fazie. Obserwacje można prowadzić jedynie w nocy, czyli do dziesięciu godzin. Właśnie dlatego trzeba zawiadamiać kolegów na drugiej półkuli, żeby kontynuowali obserwowanie, gdy my już nie możemy tego robić.

Ale w ten sposób odkrywcy muszą dzielić się splendorem z innymi.

Muszą i chcą tak postępować, bardzo im na tym zależy. Metoda naukowa polega na tym, w każdej dyscyplinie, że uzyskany wynik musi być powtarzalny. Doświadczenie fizyczne przeprowadzone przez jeden zespół musi być możliwe do powtórzenia przez inną grupę naukowców w innym laboratorium. W astronomii jest podobnie. Obserwacje dokonane przez jeden zespół muszą być potwierdzone przez inny. W innym przypadku wyniki uważane są za niewiarygodne.

Czy to jest powodem, dla którego przy jednym odkryciu astronomicznym widnieje tak wiele nazwisk?