Planety "roninowe". Samotne, ale wolne

Nazwaliśmy je planetami "roninowymi" przez skojarzenie ze znanymi z japońskich legend roninami, samurajami bez pana. Być może ta nazwa przyjmie się w języku polskim zamiast smutnego określenia "planety samotne". Przydałaby się dobra nazwa, bo planet "wolnych", czyli nieokrążających żadnej gwiazdy, wałęsających się po kosmosie bezpańsko (1), jest znacznie więcej, niż się nam wydawało.

W języku angielskim z kolei nazywa się je "rogue planets", co można przetłumaczyć jako "zbójeckie". Jednak, jakkolwiek je nazwiemy, wyniki obserwacji w ostatnich latach coraz silniej sugerują, że nie są one wyjątkami ani rzadkimi przypadkami. Planet we Wszechświecie, co wiemy już właściwie na pewno, jest wielokrotnie więcej niż gwiazd, bo prawie każda gwiazda ma wokół siebie układ planetarny. Zaś planet poza tymi układami, co dopiero zaczynamy sobie uświadamiać, może być również bardzo dużo.

Badania egzoplanet, zarówno metodą tranzytów, jak i metodą wpływów grawitacyjnych na gwiazdy, wykazują, że nie tylko większość (jeśli nie wszystkie) z gwiazd może mieć wokół siebie planety, ale większość z nich może mieć wokół siebie światy o wielkiej różnorodności mas, rozmiarów i okresów obrotu orbitalnego.

Całkiem możliwe jest, a nawet całkiem prawdopodobne, że gazowe olbrzymy, inaczej niż w naszym Układzie Słonecznym, krążą tam w wewnętrznych częściach swoich układów planetarnych. Planety, również olbrzymy, występują często w obrębie mniejszym niż odległość orbity Merkurego od Słońca. Z drugiej strony są planety krążące w odległościach znacznie większych niż Neptun w naszym Układzie. Wszystko to składa się na znacznie większą różnorodność światów i konfiguracji, niż to, co widzimy w naszym Układzie Słonecznym. Nie są nieprawdopodobne nawet takie układy, w których znajdziemy dziesiątki lub setki planet krążących wokół gwiazd.

Średnio możemy szacować, że na jedną gwiazdę w naszej galaktyce Drogi Mlecznej przypada prawdopodobnie mniej więcej dziesięć planet, choć trzeba podkreślić, iż jest to szacunek oparty na niekompletnych informacjach. Prawdziwą średnią może być mniejsza liczba, bliższa trzem planetom, lub większa, powyżej trzydziestu. Jednak dziesięć uznaje się za szacunek rozsądny, bazujący na tym, co wiemy do tej pory. Liczba ta reprezentuje tylko te planety, które przetrwały na swoich orbitach wokół gwiazd do dziś. Wiadomo jednak, że w trakcie długiej historii układu planetarnego wiele światów "znika" lub zostaje zniszczonych w wyniku kosmicznych kolizji i innych dramatycznych wydarzeń.

Wyrzutki i zbójnicy z urodzenia

Takie rzeczy miały miejsce, jak obecnie się przyjmuje, w dziejach Układu Słonecznego. Co najmniej jeden duży obiekt o rozmiarach zbliżonych do Jowisza i Saturna został prawdopodobnie wyekspediowany gdzieś w wyniku dramatycznych wydarzeń zachodzących w fazie formowania się naszego Układu. Dziś przyjmuje się, że albo znajduje się na bardzo odległej orbicie wokół Słońca, albo… cóż, stał się "roninem". Nie można wykluczyć, że w podobny sposób "znikło" z wczesnego dysku wokół Słońca także kilka mniejszych ciał, ale o tym wiemy mniej, choć zaczynamy sobie to modelować.

Naukowcy przeprowadzili symulacje, z których wynika, że układ planetarny podobny do naszego powinien składać się z co najmniej jednego gazowego olbrzyma i około pięciu do dziesięciu mniejszych, skalistych światów, które zostają wyrzucone w przestrzeń międzygwiezdną, gdzie będą bezpańsko błąkać się po galaktyce. Szacunki te zdają się sygnalizować, że liczba planet bez gwiazd w kosmosie jest porównywalna z liczbą planet krążących dziś wokół gwiazd.

Jednak uczeni uważają, że ci "wygnańcy", czyli planety, które kiedyś krążyły wokół gwiazd i zostały ze swoich rodzimych orbit wyrzucone przez grawitacyjny bilard większych graczy, to jedynie część "roninów". Obecnie uważa się, że większość błąkających się po Drodze Mlecznej bezpańskich planet nigdy nie miała swojego domu wokół jakiejkolwiek gwiazdy. Dlaczego naukowcy tak uważają?

Dawniej wydawało się, że w obłokach gazu w obszarach formowania się gwiazd rzeczy biegną według ustalonego schematu. Gaz skupia się w coraz większych kłębach i zapada się grawitacyjnie w miejscach, w których potem zaczyna się fuzja termojądrowa. Z pozostałej materii w postaci dysku powstają planety itd. W rzeczywistości jednak na każdą gorącą, niebieską, masywną gwiazdę, którą widzimy w takim obszarze, przypadają setki, a nawet tysiące mniej masywnych gwiazd, które są trudne do dostrzeżenia ze względu na to, że są o wiele mniej jasne. Trzy na każde cztery gwiazdy we Wszechświecie to czerwone karły, gwiazdy o małej masie wynoszącej od 8 do 40 proc. masy Słońca.

Natomiast te, które najłatwiej dostrzec, mają masę dziesiątki, a nawet setki razy większą od masy Słońca. Te masywne gwiazdy wydmuchują gaz, z którego w przeciwnym razie powstałyby nowe gwiazdy. W ten sposób nie tylko zapobiegają dalszemu powstawaniu i wzrostowi gwiazd, ale również hamują grawitacyjne procesy wzrostu niedoszłych gwiazd, czyli skupiona masa zatrzymuje się w rozwoju, zanim stanie się gwiazdą.

Pozostawia to w gromadzie wiele nisko- i średniomasywnych gwiazd, ale także tworzy dużą liczbę gwiazd niedoszłych - zbitek materii, które nigdy nie przekroczyły progu, by stać się gwiazdą. Te zbitki, mimo że nigdy nie uformowały się wokół gwiazdy, są wystarczająco duże i masywne, aby pasować do geofizycznej definicji planety. Według badań przeprowadzonych jeszcze w 2012 roku, na każdą tworzącą się gwiazdę przypada od 100 do 100 tysięcy planet, które nigdy nie miały "swojej gwiazdy".

Planety "roninowe" mogą mieć zresztą różne, czasem egzotyczne pochodzenie, na przykład powstawać z fragmentów zniszczonych w wybuchach gwiazd lub innej materii "odpadowej".

2. Obraz w podczerwieni kandydatki na bezpańską planetę CFBDSIR2149

Z tych rozważań wynika, że planet bezpańskich jest we Wszechświecie prawdziwe zatrzęsienie. Dlaczego więc ich nie wykrywamy? Cóż, nasze metody detekcji w astronomii oparte są albo na emisji własnej obiektu, albo na identyfikowaniu interakcji z emisją innych ciał. Do tego sprowadza się metoda tranzytu a także inne techniki, np. te wykrywające zakłócenia grawitacyjne, mikrosoczewkowanie itd. Planety same w sobie niestety są pod tym względem słabe.

Mimo to udało nam się znaleźć potencjalne kandydatki na błąkające się po przestrzeni planety. Należy do nich np. CFBDSIR2149 (2), zobrazowana przez obserwatorium ESO w podczerwieni. Zakłada się, że jest gazowym olbrzymem. Bliską w sensie odległości kandydatką na zbłąkaną planetę jest obiekt WISE 0855-0714 znajdujący się w szacowanej odległości 7,27 ±0,13 lat świetlnych od Ziemi. We wrześniu 2020 r. astronomowie wykorzystujący techniki mikrosoczewkowania poinformowali o wykryciu po raz pierwszy planety tego rodzaju o masie zbliżonej do ziemskiej, nazwanej OGLE-2016-BLG-1928.

Obecnie na liście mniej lub bardziej prawdopodobnych planetarnych "roninów" figuruje prawie trzydzieści obiektów. W przeciwieństwie do wykrywania planet krążących wokół gwiazd naukowcy nie opracowali jeszcze metody "masowego" ich odkrywania. Jeśli się tym zajmą, nasz obraz kosmosu znów może zostać zrewolucjonizowany.

Mirosław Usidus