Lonely Rogue Worlds overtreffen verrassend meer dan planeten met zonnen

Astronomen hebben een hele nieuwe klasse van buitenaardse wezens ontdekt: een enorme populatie van Jupiter-massale werelden die zonder enige waarneembare hostster door de ruimte zweven, vindt een nieuwe studie.

Hoewel sommige van deze exoplaneten mogelijk in een baan om de aarde draaien, heeft de meerderheid van hen waarschijnlijk helemaal geen ouderster, zeggen wetenschappers.
En deze vreemde werelden zijn niet louter statistische anomalieën. Ze overtreffen waarschijnlijk 'normale' buitenaardse planeten met duidelijke oudersterren met minstens 50 procent, en ze zijn bijna tweemaal zo vaak in onze melkweg als hoofdreekssterren, volgens de nieuwe studie. [Foto's: de vreemdste buitenaardse planeten]

Astronomen voorspellen al lang het bestaan ​​van vrij vliegende 'schurkenstaten buitenaardse planeten'. Maar hun schijnbaar enorme aantallen zullen veel onderzoekers verbazen en kunnen mensen dwingen na te denken over hoe de planeten zijn ontstaan.

"Eerdere observaties van gebonden planeten vertellen ons alleen over planeten die nu in banen overleven", zegt hoofdauteur Takahiro Sumi, van Osaka University in Japan. "Echter, [deze] bevindingen vertellen ons hoeveel planeten zich hebben gevormd en verspreid."

Buitenaardse werelden onder zwaartekrachtlens

Sumi en zijn collega's hebben de vondst gedaan met behulp van een methode genaamd zwaartekracht microlensing, die let op wat er gebeurt als een massief voorwerp vanuit een perspectief op aarde voor een ster passeert. Het object in de buurt buigt en vergroot het licht van de verre ster, het gedraagt ​​zich als een lens.

Dit produceert een "lichtcurve" - ​​een verheldering en vervaging van het licht van de verre ster in de loop van de tijd - waarvan de kenmerken astronomen veel vertellen over de grootte van het object op de voorgrond. In veel gevallen is dit nabije lichaam een ​​ster; Als het planeten heeft die in een baan om de aarde draaien, kunnen deze secundaire lichtcurven genereren, waardoor onderzoekers op hun aanwezigheid worden gewezen.

Vóór de huidige studie hadden astronomen de zwaartekracht microlensing-techniek gebruikt om een ​​tiental van de bijna 550 bekende buitenaardse planeten te ontdekken. (NASA's Kepler-missie heeft 1.235 kandidaat-planeten volgens een andere methode gedetecteerd, maar ze moeten nog worden bevestigd door follow-upobservaties.)

Sumi en zijn team keken naar twee jaar aan gegevens van een telescoop in Nieuw-Zeeland, die 50 miljoen sterren van de Melkweg volgde voor microlensings. Ze identificeerden 474 dergelijke evenementen, waaronder 10 die minder dan twee dagen duurden.

De korte duur van deze 10 gebeurtenissen wees erop dat het object op de voorgrond in elk geval geen ster was, maar een planeet ongeveer de massa van Jupiter. En de signalen van hun oudersterren waren nergens te vinden.

Onafhankelijke observaties van een telescoop in Chili ondersteunden de vondsten. Ofwel deze 10 planeten draaien heel ver van hun gastheersterren - meer dan 10 keer de afstand tussen de aarde en de zon - of ze hebben helemaal geen gastheersterren, aldus onderzoekers. [Infographic: een hemel vol buitenaardse planeten]

Gemeenschappelijk door de melkweg

Zwaartekracht microlensing-evenementen zijn zeldzaam, omdat ze de precieze uitlijning van een achtergrondster, een massief voorgrondobject en de aarde vereisen. Dus de ontdekking van 10 kortdurende gebeurtenissen in twee jaar suggereert een enorme populatie van deze ongebonden of in de wei rond Jupiter-massa exoplaneten door de melkweg, aldus onderzoekers.

Sumi en zijn team berekenden in feite dat deze planeten waarschijnlijk bijna twee keer zo vaak voorkomen in onze eigen Melkweg als hoofdreekssterren. En ze overtreffen waarschijnlijk 'normale' planeten met bekende hoststerren met meer dan 50 procent.

Andere studies hebben aangetoond dat het waarschijnlijk vrij zeldzaam is voor grote planeten om meer dan 10 afstanden tussen de aarde en de zon te maken van een bovenliggende ster. Dus het onderzoeksteam beweert dat de meeste Jupiter-massale planeten - tenminste 75 procent van hen - waarschijnlijk ware "schurken" zijn, zwevend door ruimte die niet verbonden is met een ster.

Theorie voorspelt dat dergelijke schurken in de hele melkweg zouden bestaan, en andere onderzoekers hebben bewijs gevonden van ongebonden objecten die inderdaad weeswezens zijn. Maar die werelden waren veel groter, van drie tot tien keer de massa van Jupiter, en er is veel onzekerheid in de metingen.

Veel van de eerder gedetecteerde objecten kunnen feitelijk "mislukte sterren" zijn, ook wel bruine dwergen genoemd, zei Sumi.

Sumi en zijn collega's rapporteren hun resultaten in het tijdschrift Nature van 19 mei.

Rethinking planetary formation theorieën

De nieuw ontdekte schurkenplaneten kunnen zich dicht bij een gastheerster hebben gevormd en zijn vervolgens uit hun zonnestelsels verwijderd door de zwaartekrachtsinvloed van een enorme buurplaneet, aldus onderzoekers. Inderdaad, dergelijke interacties tussen planeten en planeten worden verondersteld verantwoordelijk te zijn voor de vreemde, extreem nabije banen van de gigantische buitenaardse planeten die bekend staan ​​als 'hete Jupiters'.

Maar de overvloed van de schijnbaar sterrenloze werelden kan astronomen dwingen om sommige van hun ideeën over planeetvorming te heroverwegen, volgens Sumi.

De "huidige meest erkende planetaire formatie theorie (kernaangroei-model) kan niet zoveel gigantische planeten creëren", vertelde Sumi aan ProfoundSpace.org in een e-mailinterview. "Dus we hebben een andere theorie nodig om [zo] veel reuzenplaneten te maken, zoals [het] gravitatie-instabiliteitsmodel."

In het kernaantrekkingsmodel wordt stof samengevoegd tot een vaste kern, die later gas omgeeft en een planeet creëert. Het zwaartekrachtinstabiliteitsmodel roept de snelle ineenstorting van gas op, waarbij later een kern wordt gevormd door sedimentatie.

De nieuwe studie zou veel vervolgonderzoek moeten inspireren. Een van de volgende stappen zou kunnen zijn het trainen van meer instrumenten op de buitenaardse planeten met microlensing en ze verder te volgen op tekenen van een ouderster. Zulk werk, dat misschien jaren duurt, zou uiteindelijk kunnen onthullen hoeveel van deze werelden daadwerkelijk oudersterren hebben, en hoeveel zijn echte schurken.

"De implicaties van deze ontdekking zijn diepgaand," schreef astronoom Joachim Wambsganss van de universiteit van Heidelberg in een begeleidend essay in het tijdschrift Nature. "We hebben een eerste glimp van een nieuwe populatie van planetaire massa-objecten in onze melkweg.Nu moeten we hun eigenlijke banden, distributie, dynamische staten en geschiedenis verkennen."