Ορφανός πλανήτης

Ένας ορφανός πλανήτης, επίσης γνωστός ως διαστρικός, νομάδας, ελεύθερος ή περιπλανόμενος πλανήτης ή πλανήτης χωρίς ήλιο, είναι πλανητικό σώμα το οποίο βρίσκεται σε απευθείας τροχιά γύρω από τον γαλαξία στον οποίο ανήκει χωρίς ωστόσο να ανήκει απευθείας σε κάποιο ηλιακό σύστημα. Οι πλανήτες αυτοί έχουν είτε διαφύγει από τα πλανητικά συστήματα στα οποία κάποτε άνηκαν, ή δεν υπήρξαν ποτέ δεσμευμένοι από την βαρυτική έλξη κάποια αστέρα ή φαιού νάνου. Πιθανώς υπάρχουν δισεκατομμύρια τέτοια πλανήτες στον Γαλαξία εντός του οποίου βρίσκεται η Γη.

Περιγραφή

Κάποια πλανητικά σώματα θεωρούνται πως έχουν σχηματιστεί με τρόπο παρόμοιο με αυτό των άστρων, και η Διεθνής Αστρονομική Ένωση έχει προτείνει τα αντικείμενα αυτά να ονομάζονται υποκαφέ νάνοι, όπως κατά το παράδειγμα του Cha 110913-773444.Ο πλησιέστερος προς τη Γη ορφανός πλανήτης που έχει ανακαλυφθεί είναι ο WISE 0855−0714 σε απόσταση 7 ετών φωτός, ενώ τον Νοέμβριο του 2012 ανακαλύφθηκε ο μακρινότερος (CFBDSIR 2149-0403) σε απόσταση μεγαλύτερη από τα 100 έτη φωτός από τη Γη, 
Παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από το παρατηρητήριο Χέρσελ και το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο βρήκαν νέους σε ηλικία ορφανούς πλανήτες στους οποίους εμφανίζονται παρόμοια χαρακτηριστικά δημιουργίας με αυτές των αστέρων. Οι υπέρυθρες παρατηρήσεις του παρατηρίου Χέρσελ έδειξαν πως το πλανητικό σώμα OTS 44 περιβάλεται από ένα δίσκο που διαθέτει μάζα που αντιστοιχεί σε τουλάχιστον 10 φορές αυτή της Γης, και επομένως μπορεί να σχηματίσει ένα μικροσκοπικό ηλιακό σύστημα. Οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις του OTS 44 από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο έδειξαν πως ο δίσκος γύρω από τον πλανήτη συγκεντρώνει υλικό με τρόπο παρόμοιο με αυτόν των νεαρών σε ηλικία άστρων.
Τον Δεκέμβριο του 2013, ανακοινώθηκε η πιθανή ανακάλυψη ενός εξωηλιακού δορυφόρου σε έναν από αυτούς τους πλανήτες.

Μέθοδοι παρατήρησης

Οι περισσότερες μέθοδοι ανίχνευσης εξωηλιακών πλανητών βασίζονται στην περιοδικότητα της τροχιάς ενός πλανήτη γύρω από τον αστέρα του, και επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανακάλυψη των ορφανών πλανητών. Οι δύο μέθοδοι που έχουν βρεθεί, βασίζονται στην βαρυτική μικροεστίαση και στην απευθείας απεικόνιση.

Απευθείας απεικόνιση

Η απευθείας απεικόνιση επιτρέπει στους αστρονόμους να παρατηρούν τους ορφανούς πλανήτες συνεχώς, ωστόσο μόνο οι πολύ νέοι σε ηλικία και οι πολύ μεγάλοι σε μέγεθος ορφανοί πλανήτες μπορούν να παρατηρηθούν με αυτό τον τρόπο καθώς είναι οι μόνοι οι οποίοι εκπέμπουν ικανό ποσοστό ακτινοβολίας το οποίο μπορεί να ανιχνευθεί. Από την άλλη πλευρά, η απουσία αστέρα  στην περιοχή όπου βρίσκεται ο πλανήτης με τη συνεπακόλουθη απουσία αντηλιάς / λάμψης, κάνει ευκολότερη την παρατήρηση του πλανήτη αφότου αυτός ανακαλυφθεί.

Βαρυτική μικροεστίαση

Όταν ένα πλανητικό σώμα περνάει μπροστά από ένα αστέρα, το βαρυτικό του πεδίο σημειώνει μια προσωρινή αύξηση στην ορατή λάμψη του αστέρα, κάτι που είναι γνωστό ως μικροεστίαση. Σε αντίθεση με την απευθείας απεικόνιση η βαρυτική μικροεστίαση δε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συνεχή παρατήρηση, όμως επιτρέπει την ανίχνευση των πλανητών οι οποίοι δεν εκπέμπουν μεγάλο ποσοστό ακτινοβολίας και δεν μπορούν να ανιχνευθούν μέσω της τεχνικής της απεικόνισης. 
Μια ιαπωνική έρευνα του 2011 παρατήρησε 50 εκατομμύρια άστρα στον Γαλαξία και ανακάλυψε 474 περιστατικά όπου σημειώθηκε το φαινόμενο της μικροεστίασης, με 10 από αυτά να πρόκειται για πιθανούς ορφανούς πλανήτες. Βάσει των παρατηρήσεων τους οι ερευνητές υπολόγισαν πως πιθανώς υπάρχουν 2 ορφανοί πλανήτες για κάθε άστρο στον Γαλαξία. Άλλες εκτιμήσεις προτείνουν ένα πολύ υψηλότερο αριθμό, αναφέροντας πως υπάρχουν 100.000 φορές περισσότεροι ορφανοί πλανήτες από ότι άστρα στον Γαλαξία.

Διατήρηση της θερμότητας στο διαστρικό διάστημα

Το 1998 αναπτύχθηκε η θεωρία πως μερικά πλανητικά σώματα αιωρούνται στις αχανείς εκτάσεις του διαστρικού διαστήματος και πως πιθανώς μπορούν να διατηρήσουν μια πυκνή ατμόσφαιρα χωρίς να παγώσουν, εφόσον η ατμόσφαιρα θα διατηρείται από την υπεριώδη ακτινοβολία που θα προκύπτει από την πίεση μιας πυκνής ατμόσφαιρας αποτελούμενης από υδρογόνο.
Θεωρείται πιθανό πως κατά τον σχηματισμό των πλανητών αρκετά πρωτοπλανητικά σώματα μικρού μεγέθους διαφεύγουν από τον σχηματισμό του γονικού σχηματιζόμενου πλανήτη. Με την μειωμένη υπεριώδη ακτινοβολία η οποία κανονικά θα απομάκρυνε τα ελαφρύτερα συστατικά στοιχεία της ατμόσφαιρας λόγω της αυξανόμενης απόστασης από τον γονικό αστέρα, η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη που θα αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο και ήλιο θα μπορούσε εύκολα να διατηρηθεί ακόμα και από σώματα με παρόμοια βαρύτητα με τη Γη.
Έχει υπολογιστεί πως σε ένα σώμα με το μέγεθος της Γης, με ατμοσφαιρική πίεση ένα κιλομπάρ υδρογόνου όπου έχει σημειωθεί αδιαβατική μεταβολή, η γεωθερμική ενέργεια που θα προέκυπτε από την αποσύνθεση των ραδιοισότοπων θα ήταν αρκετή για να θερμάνει την ατμόσφαιρα πάνω στην επιφάνεια του σώματος σε θερμοκρασίες πάνω από το σημείο που το νερό παγώνει. Έτσι έχει προταθεί ως πιθανή η ύπαρξη ανεξαρτήτων πλανητών οι οποίοι διαθέτουν ωκεανούς με νερό σε υγρή κατάσταση. Έχει επίσης προταθεί περαιτέρω πως αυτοί οι πλανήτες είναι ικανοί να παραμένουν γεωλογικά ενεργοί για μακρές χρονικές περιόδους, παρέχοντας έτσι μια προστατευτική μαγνητόσφαιρα και πιθανή ηφαιστιακή δραστηριότητα στον πυθμένα των ωκεανών, στοιχεία τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουν πηγές ενέργειας για μορφές ζωής. Κατά συνέπεια, οι άνθρωποι θα μπορούσαν θεωρητικά να ζήσουν σε έναν τέτοιο πλανήτη χωρίς ήλιο, αν και οι πηγές τροφής θα ήταν περιορισμένες.
Μια μελέτη προσομοίωσης σχετικά με την διαφυγή πλανητών από το πλανητικό τους σύστημα έδειξε πως το 5 τοις εκατό των πλανητών με μέγεθος παρόμοιο με τη Γη θα διατηρούσαν τους φυσικούς δορυφόρους τους μετά τη διαφυγή, με τους μεγαλύτερους σε μέγεθος φυσικούς δορυφόρους να αποτελούν μια πηγή σημαντικής παλιρροιακής θέρμανσης στον πλανήτη μέσω της επίδρασης της βαρύτητας τους.

Πρωτοπλανητικοί δίσκοι

Μερικοί εξωηλιακοί πλανήτες όπως ο 2M1207b ο οποίος βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον φαιό νάνο 2M1207, έχουν πρωτοπλανητικούς δίσκους. Εάν κάποια από τα μεγάλα διαστρικά αντικείμενα θεωρούνται αστέρες (όπως οι υποκαφέ νάνοι), τότε το υλικό από τον σχηματισμό τους μπορεί να θεωρηθεί ως πρωτοπλανητικός δίσκος ο οποίος οδηγεί στον σχηματισμό πλανητών. Εάν τα μεγάλα διαστρικά αντικείμενα θεωρούνται πλανήτες, τότε το υλικό θα οδηγήσει στον σχηματισμό δορυφόρων. Τα διαστρικά αυτά αντικείμενα είναι γνωστά ως φαιοί νάνοι ή πλάνεταρ, των οποίων οι μάζες επικάθησης υλικού βρίσκονται ανάμεσα σε αυτές των άστρων και των πλανητών.