Planetę krążącą wokół gwiazdy można zaobserwować, gdy okresowo przesłania część jej światła albo wprawia ją w delikatne kołysanie. Takich śladów nie zostawia planeta swobodna, niezwiązana z żadną gwiazdą. Jest ciemna, zimna i może samotnie przemierzać Galaktykę. Zdradzić ją może jednak grawitacja.

Jeżeli planeta przejdzie niemal dokładnie między Ziemią a odległą gwiazdą, jej grawitacja zakrzywi światło. Gwiazda na pewien czas pojaśnieje. To mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Im mniejsza masa obiektu działającego jak soczewka, tym krócej trwa sygnał. Przy małej planecie kluczowa zmiana może rozegrać się w ciągu godzin.

Projekt DREAMS wykorzystuje kamerę DECam na czterometrowym teleskopie Blanco w obserwatorium Cerro Tololo w Chile. Od czerwca 2025 r. śledzi pięć stopni kwadratowych gęstego zgrubienia centralnego Drogi Mlecznej. To obszar odpowiadający powierzchni około 25 tarcz Księżyca, lecz wypełniony dziesiątkami milionów gwiazd. Kamera najczęściej pracuje z filtrem Z, który rejestruje światło na pograniczu głębokiej czerwieni i bliskiej podczerwieni. W tym zakresie wykonuje od 20 do 40 zdjęć na godzinę. Rzadziej używa filtra R, obejmującego czerwoną część światła widzialnego.

Pierwszy zestaw danych zawiera obserwacje z 2025 r.: 1856 zdjęć wykonanych z filtrem Z i 325 z filtrem R. Na ich podstawie sporządzono krzywe blasku 59 372 789 źródeł, czyli zapisy pokazujące, jak w czasie zmieniała się jasność każdej obserwowanej gwiazdy. Stworzony katalog zawiera około dwa razy więcej gwiazd niż wcześniejsze opracowania tego obszaru. Pojedyncza ekspozycja rejestruje obiekty świecące dla nas około sześciokrotnie słabiej niż w dotychczasowych przeglądach zgrubienia Galaktyki. Wyniki opublikowano w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal Supplement Series” (https://doi.org/10.3847/1538-4365/ae8fd4).

Na początek badacze przeanalizowali zmiany jasności niespełna ćwierć miliona obserwowanych obiektów, czyli około 0,4 proc. całego katalogu. Chcieli w ten sposób sprawdzić, jakie krótkotrwałe zjawiska można odnaleźć w zebranych danych. Znaleziono dwa rozbłyski gwiazd, 31 szybko zmieniających jasność obiektów, w tym 24 wcześniej nieznane, oraz właśnie nowe mikrosoczewkowanie. Trwało ono około dziewięciu dni i dotyczyło bardzo słabej gwiazdy. Niestety, nie udało się tego zjawiska jednoznacznie przypisać swobodnej planecie.

Do próbnej analizy nie wybrano jednak przypadkowego fragmentu nieba. Badacze sięgnęli po obszar, w którym podczas wstępnego przeglądania danych zauważyli już mikrosoczewkowanie. Ponowne wykrycie tego zdarzenia nie pozwala więc ocenić, ile podobnych przypadków może znajdować się w całym katalogu.

Inaczej jest z rozbłyskami gwiazd, ponieważ wybór obszaru nie powinien zwiększać szansy na ich znalezienie. W niewielkiej próbce zarejestrowano dwa takie zdarzenia, co pozwala przypuszczać, że w całym zbiorze mogą być ich setki. Znaleziono również 31 szybko zmieniających jasność gwiazd, z których 24 nie były wcześniej znane. Pełny katalog może zatem skrywać tysiące podobnych obiektów, ale potwierdzi to dopiero analiza wszystkich danych.

Rozbłyski są ważne także dlatego, że mogą przypominać sygnał samotnej planety. W obu przypadkach obserwowana gwiazda nagle jaśnieje, lecz z innego powodu. Podczas mikrosoczewkowania jej światło wzmacnia grawitacja obiektu przechodzącego przed nią, natomiast podczas rozbłysku więcej światła wysyła sama gwiazda. Obserwacje w dwóch zakresach widma pomagają odróżnić te zjawiska: mikrosoczewkowanie zasadniczo nie zmienia barwy gwiazdy, a rozbłysk może ją zmieniać.

Współautorem pracy jest dr hab. Przemek Mróz z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, zajmujący się mikrosoczewkowaniem i swobodnymi planetami. Badania częściowo sfinansowano z grantu Narodowego Centrum Nauki. DREAMS korzysta też z katalogów prowadzonego przez UW przeglądu OGLE, które pomogły rozpoznać znane gwiazdy zmienne.

To dopiero początek trzyletniego programu. Pierwsza publikacja obejmuje jedenaście nocy, a systematyczne przeszukanie wszystkich 59 mln krzywych jasności nastąpi po rozbudowie katalogu. Czułość projektu powinna pozwolić szukać planet o masie Marsa w zgrubieniu Galaktyki, a w bliższym dysku nawet o masie Księżyca. Czy takie światy znajdują się w danych, dopiero się okaże. (PAP)

kmp/ bar/