Rieth József: Világképem - Háttérismeret

Először sikerült lefényképezni egy születő exobolygót

<<< Tartalomjegyzék <<<  Világképem <<<     

Az LkCa15 egy tőlünk 450 fényévre lévő fiatal, alig 2 millió éves csillag, amelyet olyan por- és gázkorong vesz körül, amelynek örvénylő anyagában bolygók születhetnek. Jóllehet a _ Földtől viszonylag messze van, az Arizonai- és a Stanfordi Egyetem csillagászai vezette nemzetközi kutatócsoportnak mégis sikerült a világon most először a protoplanetáris korong egy pormentes gyűrűjében egy formálódó bolygót — protobolygót — lencsevégre kapni, amely még jelenleg is anyagot gyűjt magába és növekszik. A néhány éves megfigyelési idő alatt is észrevehető változásokat mutató rendszer további megfigyelése hozzájárulhat a Naprendszer kialakulásának és fejlődésének alaposabb megértéséhez is. Az eredményről a kutatók a Nature-ben számoltak be.

„Most először kétség sem férhet hozzá, hogy protobolygót látunk, minden egyéb magyarázat kizárható" — nyilatkozta Kate Follette (Stanfordi Egyetem), a cikk egyik vezető szerzője. Ő és munkatársai olyan digitális képet készítettek az LkCa15 b katalógusjelet kapott objektumról, amelyen az intenzíven ragyog a rendkívül forró hidrogéngáz egyik jellegzetes színképvonalának hullámhosszán. Ez pedig pontosan megfelel a bolygókeletkezési modelleknek a Jupiterhez hasonló gázóriások születésére vonatkozó jóslatainak — amelyeket ezáltal Follette és munkatársainak megfigyelései egyúttal meg is erősítenek.

A ma elfogadott bolygókeletkezési modellek szerint a csillag születése után visszamaradt anyagból először egy lapos protoplanetáris korong jön létre a kezdetben gyorsan forgó fiatal csillag egyenlítői síkjában. A nukleáris fúzió beindulását követően a csillagból kiáramló erőteljes csillagszél az illékony gázokat a külső övezetekbe fújja, ahol egy részük szilárd jégszemcsékké fagy, a belső tartományban pedig gázokban szegény, de porban feldúsult anyag marad vissza. A korongban lévő szilárd szemcsék néhol nagyobb csomókká állnak össze, amelyek gravitációjukkal további anyagot vonzanak magukhoz, így bolygócsírákká, majd bolygómagokká növekednek. A bolygócsírák eleinte inkább az egymás közötti ütközések révén növekednek (vagy hullanak szét), majd egy bizonyos méret elérése után elkezdik a pályájukhoz közeli gázt és port magukba vonzani. E „porszívózás" eredményeként a koronganyagban ritka gyűrűk (rések, angolul gap-ek) jelennek meg. A külső övezetben — mivel ott főként gázokat gyűjthetnek be — a jeges bolygómagokból viszonylag gyorsan, néhány millió év alatt a Jupiterhez hasonló gázóriások jönnek létre. A belső tartományokban további ütközésekkel, lassabb ütemben folytatódik a bolygóképződés. Mindezek alapján a protoplanetáris korongokban megfigyelhető anyagban ritkás réseket a kutatók olyan övezeteknek tartják, amelyeket vélhetőn születő bolygók hoztak (vagy éppen hoznak) létre.

Az LkCal5 körüli protoplanetáris korongban már 2012-ben megfigyeltek egy ilyen rést, amely a csillagtól nagyjából az Uránusz távolságában van, és már felfedezésekor egy bolygót gyanítottak benne. Follette és munkatársai most erről akartak megbizonyosodni. Ugyanezt a célt tűzte maga elé (eleinte tőlük függetlenül) az Arizonai Egyetem egy csillagászcsoportja, Stephanie Sallum vezetésével. Tudomást szerezve egymás munkájáról közösen folytatták a kutatást.

Az LkCa csillag körüli protoplanetáris korong

A születőben lévő bolygóik) helyzete az LkCa csillag körül a korábban a VLA által milliméteres
hullámhosszon észlelt protoplanetáris korongra (szürke) vetítve. Jobbra: az LBTés a
Magellan távcsövek megfigyelési adataiból összeállított kinagyított kompozit kép az igazolt b,
illetve a feltételezett c és djelű bolygók helyzetének megjelölésével. (KÉP: nature)

Follették abból a feltételezésből indultak ki, hogy egy születőben lévő gázóriás rejtőzhet a résben, és erre utaló jellegzetes jeleket kerestek. A folyamat, amelyben egy jeges- vagy kőzetmag gázóriássá növekszik hatalmas energiákat szabadít fel: a korongból a bolygómagra zuhanó hidrogéngáz eközben túlhevül, mintegy 10 ezer kelvinre forrósodik fel, és jellegzetes vörös, látható fényt sugároz ki az úgynevezett hidrogén-alfa (H-alfa) színképvonalon. Az Arizonai Egyetem chilei Magellan távcsövével erre próbáltak fókuszálni a kutatók.

Első lépésként a csillag fényét kellett kiszűrni, hogy a bolygó saját, jóval gyengébb fénye, amely Follette szerint „úgy viszonyul a csillagéhoz, mint egy szentjánosbogár pislákolása egy világítótorony•fénycsóvájához", egyáltalán észlelhető legyen. „Ez általában nehéz feladat, segítségünkre volt viszont, hogy egy speciális hullámhosszúságú sugárzást kerestünk, amelyen a bolygó nagyon fényesen ragyog" — mondta Follett. A kapott képet még tovább élesítette a Magellan távcsőhöz csatlakozó adaptív optikai rendszer (MagAO), amely a távcsőbe érkező fényt megtisztítja a földi légkör torzító hatásaitól. Az eredményt megerősítették a Sallum és munkatársainak az arizonai Nagy Binokuláris Távcsővel (Large Binocular Telescope: LBT) végzett mérései.

A felvételeken a kutatók az egyértelműen igazolt LkCal5 b mellett még legalább egy további formálódó bolygójelöltet (LkCal5 c) és valószínűleg egy harmadikat is találtak. Ezeknek az igazolására azonban még további megfigyelések szükségesek.

Follette szerint az exobolygók kutatását alapvetően az a vágy hajtja, hogy jobban megértsük a bolygók keletkezését, és megtudjuk, hogy a Naprendszer fejlődésére vonatkozó ideáink mennyire általánosan érvényesülnek a Világegyetemben, vagy mennyire kivételesek. „Végső soron ez elvezet odáig, hogy egyedül vagyunk-e, vagy létezhetnek-e más, a miénkhez hasonló világok túl a Naprendszeren? S miközben persze felettébb izgalmas a Jupiteréhez hasonló világok fejlődésének vizsgálata, a végső cél persze a Földhöz hasonló bolygók fejfedezése és megismerése. Képzeletemben mindig feltűnik a Naprendszert elhagyó Voyager szondának a Szaturnusz távolságából a Földről készült emlékezetes képe, a ,halványkék pötty'. Szeretnénk egy hozzá hasonlót felfedezni."

<<< Tartalomjegyzék <<<  Világképem <<<     

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

Forrás: https://news.stanford.edu/pr/2015/pr-proto-planet-forming-111815.html

1540 ■ Élet és Tudomány ■ 2015/49