Flera forskargrupper studerar himlen för att söka efter ovanliga händelser, till exempel sådana som kan vara tecken på ensamma, fritt svävande planeter. En potentiell sådan planet upptäcktes med teleskop på jorden, men visade sig ha avbildats även av rymdteleskopet Gaia. Detta gav en grupp forskare från bland annat Kina, Korea och Polen nyckeln till en unik mätning.

Ordet planet kommer av grekiskans ord för vandrare, vilket hänger ihop med att planeterna syns röra sig över himlen mot en bakgrund av fixstjärnor. Utanför vårt eget solsystem känner astronomer till tusentals planeter som rör sig i relativt fasta banor kring sina respektive stjärnor. Samtidigt finns det antagligen en stor mängd fritt svävande planeter, som inte hör hemma i omloppsbana kring någon stjärna.

Planeter är svåra att upptäcka därför att de är alltför ljussvaga för att synas i teleskop. Ett sätt att ändå hitta dem är att avbilda himlen och hoppas någon sådan kompakt mörk himlakropp passerar rakt framför en stjärna. Gravitationsfältet från planeten kommer då att fungera som en naturlig lins och fokusera ljuset från stjärnan bakom så att det tillfälligt ser starkare ut. Fenomenet kallas gravitationell mikrolinsning, till skillnad från de större gravitationslinser som består av galaxer eller galaxhopar.

Mikrolinsning kan också användas omvänt, för att studera stjärnan vars ljus förstärks av linsen. Det är något som astrofysikern Thomas Bensby vid Lunds universitet har erfarenhet av, och därför värvades han in till den aktuella studien.

– Mitt bidrag var att ta fram stjärnparametrarna som man behöver för att förstå vilka delar av stjärnan som förstärks i olika delar av eventet, säger Thomas Bensby.

Med hjälp av mikrolinsning har forskare hittat omkring tio kandidater till friflygande planeter. Det finns flera svårigheter med att avgöra vad de faktiskt har upptäckt. Ett problem är att avgöra ifall planeten faktiskt flyger fritt. En stor planet med lång omloppstid, som till exempel Neptunus i vårt solsystem, är svår att skilja från en som inte alls kretsar kring någon stjärna.

Ett annat problem är att skilja en planet från en ljussvag stjärna eller rentav ett litet svart hål. Hur kraftig linsen är beror på objektets massa, men utan att veta avståndet går det inte att skilja en stark lins som är långt bort från en svagare lins som är nära. Därför kan forskarna inte avgöra vad det är de ser i varje enskilt fall, utan får vanligtvis nöja sig med att göra statistiska modeller av observationerna.

Det speciella den här gången var att rymdteleskopet Gaia råkade vara riktat på ett sådant tursamt sätt att det fick sex bilder av skeendet när linsen passerade framför den bakomliggande stjärnan och fick dess ljus att flamma upp och avta igen. På så vis gick det att få en mätning av hela förloppet som kunde jämföras med mätningarna på jorden. Gaia befinner sig tillräckligt långt bort för att teleskopet skulle se händelsen ur en lite annan vinkel än de jordbaserade teleskopen, vilket gör att observationerna skiljer sig lite i tid.

Utifrån antagandet att den mikrolinsade stjärnan befinner sig nära galaxens centrum kunde forskarna nu räkna ut att avståndet till linsen är ungefär tiotusen ljusår. Efter det kunde de få fram massan på objektet som bildade gravitationslinsen, som visade sig vara jämförbar med planeten Saturnus.

Ett objekt med så liten massa har troligen bildats i en stoftskiva kring en stjärna, precis som andra planeter. Det skiljer dem från större objekt, till exempel bruna dvärgstjärnor, som förväntas kunna bildas på egen hand genom att gravitationen drar samman ett moln av materia. Eftersom planeten nu inte tycks höra ihop med någon stjärna har den slungats ut ur sin omloppsbana genom någon form av störning. Astronomer vet att planetsystem är dynamiska och planeter kan migrera och byta plats med varandra, vilket troligen har hänt även i vårt solsystem. Liknande processer kan få en planet att helt tappa förankringen.

Detta är första gången forskare har lyckats mäta massan av en friflygande planet, men de hoppas att kunna göra många fler liknande mätningar med hjälp av det nya amerikanska Nancy Grace Roman Space Telescope som planeras att sändas upp 2027.