Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

Ha módunkban állna Naprendszerünkre az ekliptika síkjára merőlegesen felülről ránézni, egy céltáblához hasonló elrendezést látnánk, amelynek középpontjában a Nap áll, míg a különböző sugarú célköröket a közelítőleg köralakú, egy síkba eső bolygópályák rajzolják ki. A csillagászokat az első exobolygók 20 évvel ezelőtti felfedezése óta foglalkoztatja, vajon ez a geometriai szerkezet mennyire tekinthető általánosnak, vagy inkább kivételes jellegű az exobolygórendszerekben?

Az elsők között felfedezett, anya-csillagukhoz nagyon közel keringő óriásbolygók többnyire erősen elnyúlt, excentrikus pályái alapján eleinte úgy tűnt, Naprendszerünk szerkezete különleges. Egy, az Astrophysical Journalben megjelent új elemzés szerint viszont — amely 28 csillag öszesen 74 bolygójának adatain alapul — a kisebb, nagyságrendileg a Földhöz hasonló méretű bolygók esetében a körhöz közeli pályák meglehetősen gyakoriak lehetnek.

Fantáziakép az egyik vizsgált rendszer, a Kepler-444 egy tranzitjáról. A Kepler-444 egy idős rendszer, anyacsillaga mintegy

11,2 milliárd éves (a Nap életkora 5 milliárd évnél kevesebb). Öt ismert kőzetbolygója közül a legkisebb a Merkúrhoz, a

legnagyobb a Vénuszhoz hasonló méretű. Valamennyi bolygó keringési ideje 10 napnál rövidebb (a Merkúré 88 nap).

„Az első exobolygók felfedezése előtt csupán saját Naprendszerünket ismertük, ennek alapján más csillagok körül is hasonló geometriai szerkezetre számítottunk — nyilatkozta a cikk vezető szerzője, Vincent Van Eylen asztrofizikus, az Aarhus-i Egyetem doktorandusza (jelenleg vendégkutató az MIT-n). — Az első Naprendszeren kívül felfedezett óriásbolygók erősen elliptikuspályái azonban ezt cáfolni látszottak — bár a kisebb bolygókéról mit sem mondtak. Mostani vizsgálataink viszont azt sugallják, hogy a földszerű exobolygók körében inkább a körhöz közeli pályák lehetnek gyakoriak."

Van Eylen szerint ez jó hír a Földön kívüli élet lehetőségeit kutató asztrobiológusok számára, hiszen számos egyéb követelmény mellett a nem túl excentrikus pálya is olyan feltétel, amelynek egy élhető bolygóra teljesülnie kell ahhoz, hogy viszonylag stabil éghajlati viszonyokkal rendelkezzen (az évszakok közti különbségek ne legyenek szélsőségesen nagyok).

A gázóriások csillag körüli pályájának excentricitása az esetek túlnyomó többségében magának a bolygónak a kimutatását szolgáló eljárásból adódik: a radiális sebességmérés módszere ugyanis a bolygók jelenlétét a csillagukra gyakorolt gravitációs vonzásuk következtében létrejövő „imbolygásból" határozza meg, egy teljes keringési peródusra vonatkozó mérésekből így kiszámítható a bolygó pályája.

A Hold, a Merkúr, a Mars és a Föld (felső sor) Méreteinek összehasonlítása a Kepler-444 exobolygórendszer öt bolygójának

(b, c, d, e és f; lent) méreteivel (KÉPEK: NASA) A bolygók pályája.

A jóval kisebb tömegű földszerű bolygók esetében azonban a gyengébb gravitációs hatás miatt ez a módszer nem elég érzékeny: utóbbiak többségét a fedési (vagy tranzit-) módszerrel fedezték fel, azaz a csillag fényességében mutatkozó csökkenést mutatták ki a bolygónak a csillag korongja előtti átvonulása során. Ez csupán a bolygó létezését mutatja ki, de a pályáját homályban hagyja.

Van Eylen és munkatársa, Simon Albrecht (Aarhus-i Egyetem) most egy olyan számítási módszert dolgoztak ki, melynek segítségével a tranzit adataiból a pályára is következtetések vonhatók le. Abból indultak ki, hogy amennyiben a bolygó anyacsillagának tömegét és átmérőjét (vagyis a csillag sűrűségét) ismerik, abból a bolygók keringésére vonatkozó Kepler-törvények alapján kiszámítható, mekkora lenne a bolygó keringési ideje, ha közel köralakú pályán mozogna.

Köralakúnak feltételezett pályára kiszámítva a bolygó pályamenti sebességét megbecsülhető a bolygó csillag előtti átvonulásának ideje: amennyiben ez nagyjából megegyezik a ténylegesen megfigyelttel, akkor a pálya valóban körhöz közeli, ha lényegesen hosszabb vagy rövidebb ideig tart, akkor az eltérés mértékében excentrikusabb.

Adatbázisként a NASA Kepler űrtávcsövének az utolsó négy évben összegyűlt megfigyeléseit használták: az eszköz az égbolt egy kijelölt szeletében összesen 145 ezer csillag fényességváltozásait vizsgálta, és több ezer bolygójelöltet fedezett fel a tranzit módszerrel.

A csillagoknak azonban csak elenyésző töredéke esetében voltak a tömegüket és átmérőjüket pontosan megadó mérések — ezekből választottak ki egy olyan, 28 tagból álló csoportot, amelyek mindegyikénél több bolygót — összességében 74-et — is észleltek, s a tranzitok időtartama is ismert volt. Az adatokból valamennyi bolygó esetében kiszámították, mekkora lenne az átvonulás időtartama köralakú pályán, majd a kapott értékeket összevetették a ténylegesen megfigyelt átvonulások időtartamával.

„Azt találtuk, hogy a vizsgált bolygók esetében a számított és mért értékek egymáshoz nagyon közeliek voltak, tehát valamennyi bolygó közel köralakú pályán kering, hasonlóan a Naprendszerhez. Ennek fényében viszont különösen izgalmas, hogy a nagy tömegű óriásbolygók pályái miért alakulnak merőben másképpen?" — összegezte Van Eylen.

Dávid Kipping, a Harvard-Smithsoman Asztrofizikai Központ csillagásza (aki nem vett részt ebben a kutatásban) ugyanakkor arra figyelmeztet, hogy a kiválasztott 28 csillag (és 74 exobolygója) viszonylag kis minta még a Kepler által vizsgált égboltszelet 145 ezer csillagához (és több ezer bolygójához) viszonyítva is.

„A kiválasztás szempontja is esetleges, hiszen csupán azon alapul, mely csillagokra voltak a szükséges adatok ismertek. Ezért én inkább csak egyfajta puhatolózásként értékelném ezt az elemzést — mondta Kipping. — Általános trend megállapításához mindenképpen nagyobb számú, és a bolygókat tekintve változatosabb összetételű (kőzetbolygókat és gázóriásokat egyaránt tartalmazó) rendszerek vizsgálata volna szükséges."

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

----------------

Forrás: newsoffice.mit. edu /2015/ circular-orbits-small-exoplanets-0601

772 ■ Élet és Tudomány ■ 2015/25