Als een zonnestelsel een familie is, dan gaan sommige planeten vroeg van huis, of ze nu willen of niet. Zodra ze de zwaartekracht van hun familie hebben verlaten, ze zijn vrijwel voorbestemd om voor altijd door de interstellaire ruimte te drijven, niet gebonden aan een ster.

Astronomen noemen deze zwervers graag "schurkenplaneten, " en ze worden steeds beter in het vinden ervan. Een team van astronomen heeft een van deze ronddrijvende schurken gevonden die ongeveer dezelfde massa heeft als Mars of de aarde.

Iets diep in de ruimte vinden dat zelf geen licht uitstraalt, is een enorme uitdaging. Maar twee organisaties doen precies dat. Dit zijn de samenwerking tussen het Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) en de samenwerking met het Korean Microlensing Telescope Network (KMTN).

Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers van beide groepen heeft de ontdekking van een schurkenplaneet met een lage massa aangekondigd. Er zijn geen sterren in de buurt, en de afstand tot de aarde is niet bevestigd. Het team zegt dat het bewijst dat de microlenstechniek effectief is bij het vinden van aardse planeten die vrij in de ruimte zweven.

Het artikel waarin deze ontdekking wordt gepresenteerd, is getiteld "Een kandidaat van een terrestrische massa-schurkenplaneet gedetecteerd in de kortste tijdschaal microlensing-gebeurtenis." Er zijn 30 auteurs vermeld als bijdragers voor dit werk, en de hoofdauteur is Przemek Mróz, een postdoctoraal onderzoeker in de astronomie aan Caltech. De paper is beschikbaar op de prepress-site arxiv.org.

Astronomen denken dat in de begindagen van een zonnestelsel, sommige planeten met een lage massa zullen uit de zwaartekracht van de ster worden gestoten. In het begin kan het chaotisch zijn, en zwaartekrachtinteracties tussen de ster en alle planeten kunnen soms kleine planeten de ruimte in sturen om voor zichzelf te zorgen. "Volgens planeetvormingstheorieën, zoals de kernaanwastheorie, typische massa's van uitgestoten planeten moeten tussen 0,3 en 1,0 aardmassa's zijn, ’ schrijven de auteurs.

Het vinden van deze kleine lichamen in de enorme duisternis van de ruimte vereist een innovatieve benadering:zwaartekrachtlensing.

Zwaartekrachtlenzen vereisen twee dingen:een verre lichtbron, meestal een ster, en een dichterbij gelegen object met voldoende massa om als lens te fungeren en het licht van de lichtbron te buigen. In dit geval, de planeet met een lage massa fungeert als de lens. En afhankelijk van hoeveel het licht van de verre ster wordt beïnvloed door het voorgrondobject, astronomen kunnen nogal wat leren.

Een relatief klein object zoals een planeet met een lage massa buigt niet veel licht af, en niet te lang, of. In hun krant de auteurs zeggen, "Microlensing-gebeurtenissen als gevolg van terrestrische massale schurkenplaneten zullen naar verwachting extreem kleine hoekige Einstein-stralen (0,1 µas) en extreem korte tijdschalen (0,1 dag) hebben." Volgens de auteurs is dit is de "meest extreme microlens op korte termijn die tot nu toe is ontdekt."

In de laatste paar decennia, kennis van exoplaneten is geëxplodeerd. We kennen er nu duizenden, en we verwachten dat bijna elke ster planeten herbergt. Al deze kennis heeft geleid tot bijgewerkte theorieën en modellen voor de vorming van planeten en zonnestelsels. En die modellen laten zien dat er veel schurkenplaneten zouden moeten zijn die uit hun systemen zijn verdreven.

Theoretisch werk toont aan dat er miljarden, of zelfs biljoenen, van vrij zwevende planeten in de Melkweg. In hun werk, de auteurs geven een overzicht van de manieren waarop deze planeten verweesd kunnen raken:planeet-planeetverstrooiing; dynamische interacties tussen reuzenplaneten die leiden tot orbitale verstoring van kleinere, binnenplaneten; interacties tussen de sterren in dubbel- of trinaire systemen en sterrenhopen; stellaire fly-by's; en de evolutie van de gastster voorbij de hoofdreeks.

Microlensing biedt een methode om deze kleine schurkenplaneten te vinden. Maar het is moeilijk. Het is niet hun vaagheid dat het probleem is. Het is dat de microlensing-gebeurtenissen voor zulke kleine lichamen op een zeer korte tijdschaal zijn vanwege hun grootte. De nieuw ontdekte planeet, die de naam "OGLE-2016-BLG-1928" heeft gekregen, " werd ontdekt tijdens een microlensing-evenement dat slechts 41,5 minuten duurde. Dat is niet veel tijd om gedetailleerde gegevens te verzamelen.

Slechts vier andere kleine schurkenplaneten zoals deze zijn eerder gevonden, elk in een korte tijdschaal microlensing evenement. Samen, deze gebeurtenissen leveren "sterk bewijs voor een populatie van schurkenplaneten in de Melkweg, ’ schrijven de auteurs.

De onderzoekers ondervonden een groot aantal moeilijkheden bij het niet alleen detecteren van deze gebeurtenis, maar om vast te stellen dat het zo was, inderdaad, een planeet.

"Zoals in het geval van andere microlensing-evenementen op korte termijn, we kunnen de aanwezigheid van een verre stellaire metgezel niet uitsluiten, ', schrijven ze. Ze waren in staat om alle stellaire metgezellen uit te sluiten tot een afstand van slechts 8 AU's. Maar veel planeten draaien op veel grotere afstanden dan dat.

Deze planeet werd ook gevonden "... aan de rand van de huidige limieten voor het detecteren van microlens-gebeurtenissen op korte termijn, " zegt de krant. De auteurs zeggen dat dit wijst op de moeilijkheid van het zoeken naar dergelijke gebeurtenissen. De gebeurtenis werd gedetecteerd met relatief weinig gegevenspunten, ook:slechts 15. (11 waren van OGLE en vier waren van KMTN.)

Het kleine aantal datapunten in de detectie betekent dat het "afnemende deel van de lichtcurve niet volledig wordt bedekt met waarnemingen". Dat gegevenstekort betekent dat er enige onzekerheid is over de aard van de microlensing-gebeurtenis, en enige onzekerheid over het feit dat het eigenlijk een planeet is. Een deel van die onzekerheid komt voort uit de achtergrondster zelf.

"De bronster bevindt zich in de rode reuzentak in het kleuren-magnitude-diagram, en van sommige reuzen is bekend dat ze stellaire uitbarstingen produceren, ", schrijven de auteurs. Kunnen ze stellaire uitbarstingen als oorzaak van de gebeurtenis definitief uitsluiten, in plaats van een schurkenplaneet? "... de eigenschappen van het evenement (de duur, amplitude, en lichtcurvevorm) komen niet overeen met die van opflakkerende sterren." concluderen ze.

Maar zelfs met de onzekerheden, deze ontdekking is nog steeds belangrijk. "Dus, de lens is een van de beste kandidaten voor een tot nu toe gedetecteerde schurkenplaneet, " schrijven ze. Hoewel hun massameting voor het object enigszins ambivalent is, de andere eigenschappen van de gebeurtenis zijn "... consistent met het feit dat de lens een sub-aardemassa-object is zonder stellaire metgezel tot de geprojecteerde afstand van ongeveer 8 au van de planeet."

Schurkenplaneten hebben bijna geen potentieel om leven te herbergen, dus ze worden misschien geen belangrijk onderzoeksgebied zoals het zoeken naar exoplaneten. Maar ze zijn nog steeds intrigerend, en zoals al het andere, ze bevatten aanwijzingen over hoe de natuur werkt.

In de toekomst, de Nancy Grace Roman Space Telescope zal helpen bij het zoeken naar malafide planeten. Het heeft veel op zijn bordje voor zijn missie, waaronder enkele grote problemen zoals donkere energie, en een aantal langverwachte taken zoals het in beeld brengen van exoplaneten en het verkrijgen van spectra van hun atmosferen.

Maar een deel van zijn taak is ook het vinden van vrij zwevende schurkenplaneten zo klein als Mars. De ultrakrachtige ruimtetelescoop zal een groot microlensonderzoek uitvoeren om meer van deze planeten te vinden. De bevindingen zullen ons helpen beter te begrijpen hoe ons eigen zonnestelsel zich verhoudt tot anderen.

"Naarmate onze kijk op het universum is uitgebreid, we hebben ons gerealiseerd dat ons zonnestelsel misschien ongewoon is, " zei Simson Johnson, een afgestudeerde student aan de Ohio State University in Columbus, in een persbericht. "Roman zal ons helpen meer te leren over hoe we passen in het kosmische schema van dingen door schurkenplaneten te bestuderen."