När astronomer upptäcker nya exoplaneter gör de det vanligtvis med hjälp av en av två tekniker. För det första finns det den berömda transiteringstekniken, som letar efter små fall i ljuset när en planet passerar framför sin värdstjärna, och för det andra är den radiella hastighetstekniken, som känner av en stjärns rörelse på grund av dess tyngdkraft.
Men sedan finns det gravitationsmikrolensering, den chansförstärkningen av ljuset från en avlägsen stjärna med massan av en förgrundsstjärna och dess planeter på grund av snedvridning i tyget i rymdtiden. Medan denna teknik låter nästan osannolik, är den så exakt att varje upptäckt hoppar över nominerande planeter som kandidater och omedelbart verifierar dem som bona fide världar.
Men utan uppföljningsobservationer kämpar mikrolenseringstekniken med att karakterisera den otroligt svaga värdstjärnan. Nu har ett team av internationella astronomer under ledning av doktorandkandidaten Jennifer Yee från Ohio State University upptäckt den första mikrolinseringssignaturen, kärleksfullt kallad MOA-2013-BLG-220Lb, som ser ut som en bekräftad planet som kretsar runt en kandidatbrunt dvärg - ett så svagt objekt för det är inte tillräckligt massivt för att starta kärnfusion i sin kärna.
Materia - oavsett hur bra eller liten - kröker rymdtidens tyg. Det kan i slutändan fungera som en lins genom att böja bakgrundsbelysningen runt det och därför förstora bakgrundskällan. Vid mikrolensering är det mellanliggande ämnet helt enkelt en svag stjärna eller kanske ett planetsystem.
"När" linssystemet "passerar framför en avlägsen bakgrundsstjärna, förändras förstoringen av den bakgrundsstjärnan som en funktion av tiden," sa Yee till Space Magazine. "Genom att mäta den förändrade förstoringen av bakgrundstjärnan kan vi lära oss om linsstjärnan och kanske huruvida den har en planet eller inte."
I ett planetsystem kommer ljuset från bakgrundstjärnan att förstoras när förgrundsstjärnan passerar framför den. Om det finns en cirkelplanet kommer det att finnas en ytterligare cusp i ljusstyrka (i mindre utsträckning men ändå en berättigad detektion).
För närvarande planetsystemet passerar framför bakgrundstjärnan (och under många år efter) kan vi inte skilja de två föremålen. Medan bakgrundsstjärns ljus kan förstoras kraftigt, förvrängs dess bild eftersom dess ljus smälter samman med planetsystemet.
Så microlensingssignaturen kan inte berätta astronomer något om linssystemets stjärna. "Det är ovanligt", berättade Andrew Gould, Yee: s doktorandrådgivare och medförfattare på tidningen, till Space Magazine. "I andra tekniker har människor definitivt upptäckt en stjärna och de kämpar för att upptäcka planeten. Men mikrolinsering är tvärtom. Vi upptäcker planeten mycket tydligt, men vi kan inte upptäcka värdstjärnan. "
Emellertid släpper mikroleningssignaturen bort linssystemets korrekta rörelse - den uppenbara förändringen i avstånd över tid - när den passerar framför bakgrundsstjärnan. MOA-2013-BLG-220Lb: s korrekta rörelse är extremt hög och klockas in vid 12,5 milli-sekund (ett avstånd på himlen som är 2400 gånger mindre än fullmånens storlek) per år. Detta är ungefär tre gånger högre än genomsnittet.
En hög korrekt rörelse kan orsakas av ett objekt som är mycket nära och som rör sig långsamt eller av ett mycket avlägset objekt som rör sig snabbt. Eftersom de flesta stjärnor tenderar att inte röra sig med höga hastigheter antar teamet att föremålet är relativt nära och placerar det på ett avstånd av 6000 ljusår.
Med ett fast avstånd kan laget också anta en massa för objektet. Den väger under gränsen för vätebränning och anses därför vara den bästa brun dvärgmikrolensering som har upptäckts.
"Det dubbelkantiga svärdet vid mikrolensering är att inget ljus från linsstjärnan krävs," berättade Yee till Space Magazine. ”Å ena sidan kan mikrolinsering hitta planeter runt mörka eller svaga föremål som bruna dvärgar. Baksidan är att det är väldigt svårt att karakterisera linsstjärnan om dess ljus inte upptäcks. "
Astronomer kommer att behöva vänta till 2021 för att titta igen på linssystemet. Denna tidsram är hur lång tid vi förväntar oss att det tar innan den kandidatbruna dvärgen skiljer sig märkbart på himlen från bakgrundstjärnan. När det har gjort så kommer astronomer att kunna verifiera om kandidaten verkligen är en brun dvärg eller inte.
Papperet kan laddas ner här.
