Pozasłoneczna kopia układu słonecznego

Prof. dr hab. Andrzej Udalski

    Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił odkrycie układu planetarnego będącego przeskalowaną wersją Układu Słonecznego. W układzie tym, odległym od nas o 4500 lat świetlnych, dwie masywne planety - odpowiadające Jowiszowi i Saturnowi - krążą wokół przypominającej Słońce gwiazdy. Kluczową rolę w odkryciu odegrał zespół polskich astronomów z Obserwatorium Astronomicznego UW kierowany przez prof. dr. hab. Andrzeja Udalskiego, pracujący w ramach projektu OGLE (the Optical Gravitational Lensing Experiment). Informacja o odkryciu ukazała się w ostatnim numerze tygodnika "Science" ("Discovery of a Jupiter/Saturn Analog with Gravitational Microlensing", "Science" 15.02.2008).

   Nowy układ planetarny został odkryty techniką zwaną mikrosoczewkowaniem grawitacyjnym. Zjawisko mikrosoczewkowania następuje wówczas, gdy obdarzony masą obiekt (gwiazda, planeta, czarna dziura itp.) przechodzi na niebie bardzo blisko świecącej w tle innej odległej gwiazdy. Pole grawitacyjne obiektu ugina, zgodnie z teorią względności Einsteina, światło gwiazdy tła i wzmacnia je tak, jak soczewka. Obserwując z Ziemi widzimy, że gwiazda tła jaśnieje w charakterystyczny sposób gdy soczewka zbliża się i przechodzi przed nią, a następnie stopniowo słabnie wracając do swego zwykłego blasku, gdy obiekt soczewkujący oddala się od niej. Jeśli wokół gwiazdy soczewkującej krąży planeta, jej pole grawitacyjne może dodatkowo zakłócać światło odległej gwiazdy. W rezultacie obserwujemy dodatkowy efekt mikrosoczewkowania przez planetę, pozwalający na jej wykrycie. Ponieważ są to zjawiska niepowtarzalne, wymagają ciągłego monitorowania oraz doskonałej koordynacji współpracy pomiędzy różnymi grupami badaczy.

   26 marca 2006 r. zespół OGLE odkrył, że jedna z ponad 120 milionów obserwowanych gwiazd Centrum Galaktyki zaczęła jaśnieć w sposób charakterystyczny dla mikrosoczewek grawitacyjnych. Obiekt został nazwany OGLE-2006-BLG-109, jako 109-ta mikrosoczewka odkryta przez zespół OGLE w 2006 r. Informacja o zjawisku została rozesłana do innych międzynarodowych zespołów obserwujących te obiekty.
28 marca 2006 r. systemy komputerowe monitorujące zachowanie odkrytych mikrosoczewek zarejestrowały nagłą odchyłkę jasności od przewidywanego zachowania OGLE-2006-BLG-109, mogącą świadczyć o obecności planet krążących wokół obiektu soczewkującego. Sterujący teleskopem prof. Michał Szymański wykonał kilka dodatkowych pomiarów, a informacja o potencjalnej planecie została przekazana do innych zespołów.

    5 kwietnia 2006 r. zjawisko mikrosoczewkowania osiągnęło swe maksimum. Ku zaskoczeniu obserwatorów, w ciągu kolejnych nocy jasność OGLE-2006-BLG-109 ulegała znaczącym zmianom. Świadczyło to o skomplikowanej strukturze obserwowanego układu.
Szeroka współpraca kilku zespołów umożliwiła bardzo dokładne pokrycie obserwacyjne tego unikalnego zjawiska mikrosoczewkowania. Szczególną rolę odegrały tu dodatkowe obserwacje uzyskane przez zespół mikroFun prof. Andy Goulda z Ohio State University (USA), nowozelandzko-japońska grupa MOA oraz międzynarodowy zespół PLANET/ROBONET.

Z uwagi na niecodzienny charakter zarejestrowanych zmian blasku OGLE-2006-BLG-109, interpretacja zjawiska nie była prosta. Kluczową rolę odegrali tu Dr. Scott Gaudi z Ohio State University i Dr. David Bennett z University of Notre Dame (USA). Po dokonaniu szeregu obliczeń, jedynym pasującym do obserwacji modelem zjawiska okazał się system planetarny składający się z dwóch masywnych planet: pierwszej o masie 0.71 masy Jowisza, krążącej w odległości 2.3 odległości Ziemia-Słońce od swej macierzystej gwiazdy (analog Jowisza) i drugiej - o masie 0.27 masy Jowisza odległej o 4.6 odległości Ziemia-Słońce od tejże gwiazdy (analog Saturna).

   Pomimo, że masa gwiazdy centralnej systemu OGLE-2006-BLG-109 jest równa zaledwie połowie masy Słońca i jest ona chłodniejsza niż Słońce, odkryty system okazuje się 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 więc przeskalowaną wersją Układu Słonecznego z mniej masywną gwiazdą centralną. Jest pierwszym systemem tak bardzo przypominającym ten, w którym żyjemy.

   Skład zespołu OGLE: 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.