Egy különleges exobolygó-rendszer felfedezését jelentette be nemrég egy nemzetközi kutatócsoport a nagy presztízsű Nature Astronomy újságban (Impakt Faktor = 14,4). A kutatást Luisa Maria Serrano és Davide Gandolfi vezették, mindketten a Torinói Egyetem Fizika Tanszékének munkatársai. A kutatók a felfedezést a TESS exobolygó-kutató űrtávcsővel tették, a bolygók tulajdonságait pedig a HARPS spektrográf segítségével határozták meg. A megfelelő mennyiségű adat felvételéhez egy évre volt szükség.

A rendszer legbelső, TOI-500b jelű bolygója pályája hasonlóan fejlődhetett, mint ez a vázlat mutatja, csak sokkal több keringés során. Valószínűleg jó kétmilliárd év alatt, nagyon lassan spirálozódott be külsőbb pályájáról a jelenlegi helyére.

Mára a felfedezett exobolygók száma az ötezret is túllépte, szinte már mindennapos egy-egy új bolygó, bolygórendszer felfedezése (arról, hogy mi is az az exo-, azaz extraszoláris bolygó, illetve a felfedezések mikéntjéről, a használt műszerekről ebben a beszélgetésben tudhatunk meg többet). A bolygódömpinget látva felmerülhet bennünk a kérdés, vajon miért is ennyire különleges ez a rendszer? A választ kutatva a cikk magyar társszerzőjét, Dr. Csizmadia Szilárdot, a Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt csillagászát kérdeztem:

– A több mint 5000 exobolygó között csak mintegy 130 USP (Ultra Short Period, azaz nagyon rövid periódusidejű) exobolygó van – mondta el Dr. Csizmadia Szilárd. – Ezek egy napnál rövidebb keringési idejűek. Nagy kérdés, hogy alakulhattak ki. Nem mindig fedezünk fel kísérőbolygót USP rendszerekben. Ennek a rendszernek az érdekessége, hogy nemcsak egy további bolygót sikerült találni, hanem rögtön hármat. Vagyis összesen négy bolygó kering a rendszerben: a sok ezer exobolygó-rendszer közül kb. 50 ismert jelenleg (2022 májusában), amelyikben négy bolygót is felfedeztek! Ez pedig sokkal több megszorítást jelent a rendszerre, az élettörténete feltérképezhetővé válik.

Érdemes itt megjegyeznünk, hogy a legtöbb felfedezett bolygórendszerben mindössze egy bolygót találtak eddig. Hogy nincs bennük több bolygó, vagy van, csak nehezen felfedezhető a hosszú keringésidő, azt a további kutatások fogják eldönteni.

– A most felfedezett rendszer legbelső bolygója, a TOI-500b is egy USP bolygó, csillagát mindössze 13 óra alatt kerüli meg – folytatta. – A bolygó földszerű, azaz kőzetbolygó, és méretében is hasonlít otthonunkra, tömege másfélszer, sugara csupán 15%-kal nagyobb a Földénél. Mivel azonban mindössze 0,01 CSE-re kering csillagától, felszíne nagyon meleg, az 1350 °C körüli hőmérséklet miatt valószínűleg láva borítja.

A 0,01 CSE azt jelenti, hogy százszor kisebb a távolság a TOI-500b és a csillaga között, mint a Nap és a Föld között!

A rendszer másik három bolygója 6,6, 26,2, illetve 61,3 nap alatt tesz meg egy fordulatot a TOI-500 csillag körül. Ezzel egyikük sem üti meg a mércét ahhoz, hogy USP bolygókká minősíthessük őket, azonban még így is mindegyikük gyorsabban kering, mint a Naprendszer legbelső bolygója, a Merkúr, mely 88 nap alatt kerüli meg egyszer a Napot. A külsőbb bolygók rendre 5, 33,1 és 15,1 földtömegűek, így valószínűsíthető, hogy a TOI-500c földszerű, a d és e jelű bolygók azonban Neptunusz-szerűek. (A mi Naprendszerünk-beli Neptunusz kb. 17 földtömegű.)

A TOI-500b tehát rendkívül közel kering napjához, felszíne forró, olvadt. Bolygó ilyen közel a csillagához nem keletkezhetett mindennapi módon. Egy átlagos bolygó a csillag kialakulását követő néhány millió év alatt, a csillagot körülvevő gáz- és porkorongból alakul ki, folyamatosan növelve méretét az idő előrehaladtával. A csillaghoz közel azonban a magas hőmérséklet miatt ez a protoplanetáris korong túl meleg és nem elég sűrű ahhoz, hogy benne a bolygókeletkezés meginduljon. Sőt, a csillaghoz legközelebb egy nagy lyuk van a korongban, mert onnét a csillag fénynyomása és részecskesugárzása kisöpri az anyagot. Hogy alakulhatnak ki mégis ilyen kisméretű bolygópályák?

– Azt biztosan tudjuk, hogy nem alakulhattak ki ilyen közel a csillagukhoz – mondta el nekem Csizmadia Szilárd. – Mindenképpen külsőbb pályákról kellett idekerülniük. Azt sem tudjuk, milyen bolygók voltak eredetileg: lehettek például jupiterek, amelyek túl közel kerültek a csillaghoz, így a csillag elszipkázhatta az anyagukat (Roch-lebeny kitöltés). Az is lehetséges, hogy Neptunusz méretű bolygók voltak, külső jég- és gázrétegüket elpárologtatta a csillag nagy hője, vagy lehettek kőzetbolygók, melyek valamilyen migrációs mechanizmus segítségével belsőbb pályára kerültek.

A klasszikus bolygómigrációs elméletekben a protoplanetáris korong jelen van még a rendszerben, a bolygók a korongot alkotó gáz- és porrészecskék révén közegellenállást érzékelnek. Ennek hatására perdületük csökken, így egyre közelebb jutnak a csillagukhoz, mígnem idővel a protoplanetáris korong anyaga teljesen be nem épül a rendszer bolygóiba, aszteroidáiba, vagy el nem párolog a csillag sugárzása miatt.

A TOI-500 rendszerben azonban nem beszélhetünk klasszikus migrációról, ugyanis ebben a rendszerben a mérések szerint a migrációs folyamatok több milliárd év alatt mentek végbe. A klasszikus migráción kívül kétféle lehetőség adódik:

– A migráció történhetett heves (violens) módon: például két bolygó ütközött a rendszerben és ez az egyiket beljebb lökte, vagy bolygó-bolygó szórási esemény következett be – azaz két bolygó annyira közel haladt el egymás mellett, hogy legalább az egyikük pályája jelentősen megváltozott -, esetleg egy barna törpe vagy egy csillag elhaladt a közelben és annak gravitációs perturbációs hatására került közelebb a bolygó a csillagához.

A bolygók vándorlása azonban történhet nyugodt módon is: – Alapvetően az időskála a fő különbség a nyugodt és az erőszakos eset között, ugyanis a nyugodt esetben évmilliárdok alatt vándorol el a bolygó az eredeti pályájáról a mostanira, az erőszakos esetben viszont évek, évtizedek, legfeljebb évszázadok alatt kerül oda. Nyugodt esetben a bolygó tömege, mérete akár változatlan is maradhat. Ezzel szemben ütközéskor a bolygó anyaga jelentős részét elveszítheti, vagy éppen növekedik azáltal, hogy elnyelheti a másik bolygó egy részét vagy egészét.

A nyugodt migráció tehát fontos szerepet játszhat a rövid periódusú bolygók kialakulásában, annak ellenére, hogy eddig nem tartozott az általánosan elfogadott elméletek közé. A most felfedezett négyesrendszerben is valószínűleg ilyen nyugalmas, lassú folyamatok játszódtak le.

– Az a tény, hogy négy bolygót is találtunk, és mindegyik közel körpályán keringett, azonnal jelezte, hogy egy stabil, nyugodt rendszerről van szó. Mivel a csillag kora is viszonylag idős, látszott, hogy a stabilitás hosszútávon fennmaradt.

A most felfedezett bolygók nagyon jó pontossággal egy síkban keringenek, excentricitásuk pedig kicsi, ezzel is utalva a vándorlás lassúságára: egy ütközés vagy közeli elhaladás ugyanis perturbálja a pályákat, aminek következtében az pályaexcentricitás és -inklináció megnő, a bolygó akár el is hagyhatja a rendszert. Egy ilyen esemény után az excentricitás közel zérusra csökkenése évmilliárdokig is eltarthat, vagy sosem következik be. A TOI-500b esetében a bolygó kétmilliárd év alatt került új pályájára egy közel statikus (kvázisztatikus) vándorlással. A csillagtól mért távolsága nagyon, de nagyon lassan csökkent, excentricitása pedig mindig zérushoz közeli maradhatott, vagyis végig közel körpályán keringett. A nyugodt migráció azonban nem csak ezért lehet fontos mechanizmus:

– Ha lassan változnak a bolygópályák, akkor a bolygó hosszú ideig a lakható zónában maradhat, ha viszont hirtelen változik, akkor egészen biztos, hogy a rajta esetleg kialakult élet kihal, vagy létre sem jön. A korábban említett hosszútávú stabilitás is előnyös a lakhatóság szempontjából, mert ahol heves migrációs folyamatok működnek, megtisztíthatják a lakhatósági zónát, így nem marad ott bolygó. Bár ebben a rendszerben egyik eddig ismert bolygón sem valószínű az élet jelenléte…

Arról, hogy a belső bolygók nyugodt migráció révén kerültek ilyen közel a csillaghoz, numerikus szimulációkon keresztül győződhetünk meg. A kutatócsoport ötmilliárd éves időskálán követte végig a rendszer fejlődését különböző kezdeti feltételek mellett, ezzel igazolva, hogy valószínűleg nyugodt migráció vezetett a mostani bolygókonfiguráció kialakulásához. Fontos, hogy a megfigyeléseket elméleti szimulációkkal is párosítsuk, csak akkor érthetjük meg igazán a rövid periódusú bolygók – és a természet egyéb folyamatainak – működését, ha ezek összhangba kerülnek.

Azoknak, akik saját szemükkel is megnéznék ezt a különleges rendszert, van egy rossz és egy jó hírünk:

– A TOI-500 a Puppis csillagkép legdélebbi részén található, deklinációja -47°, innen nézve éppen nem megfigyelésre alkalmas. Délebbi szélességekről már jól látszik – bár e bolygókat közvetlenül a hivatásos csillagászok még a legnagyobb műszerekkel sem látják –, a csillag vizuálisan 10,5 magnitúdós. Így akár egy 6,5-7 cm-es amatőrtávcső is elég a megpillantásához – mondta el a csillagász.

 

Források:

A cikk: https://www.nature.com/articles/s41550-022-01641-y.

Angol nyelvű összefoglaló a Torinói Egyetem honlapján: https://www.unitonews.it/index.php/it/news_detail/toi-500-four-planet-system-peculiar-migration-process.

Az első szerző, Luisa Maria Serrano posztdoktori ösztöndíjas kutató élményszerűen elmesélt tapasztalatai: https://astronomycommunity.nature.com/posts/toi-500b-a-usp-rocky-planet-in-a-4-planet-system-with-a-quiet-migration-process.

VCSE - A Cygnus (Cyg) OB3 asszociáció tagjai és a Cygnus X-1, fekete lyukat is tartalmazó röntgenforrás egymáshoz és az előtér/háttércsillagokhoz viszonyított helyzete
VCSE – A Cygnus (Cyg) OB3 asszociáció tagjai és a Cygnus X-1, fekete lyukat is tartalmazó röntgenforrás egymáshoz és az előtér/háttércsillagokhoz viszonyított helyzete (Mirabel és Rodrigues, Science Vol. 300, 2003). A nyílak az asszociáció, illetve a röntgenforrás mozgásának irányát mutatják és arányosak az azonos idő alatt megtett úttal. Forrás Mirabel & Rodrigues

A II-es típusú szupernóva-robbanások az Univerzum egyik leglátványosabb eseményei: a robbanás fénye meghaladhatja a csillag szülőgalaxisának fényét, a benne keletkezett energia több, mint amit a Nap egész életében kisugároz, a hátrahagyott maradványégitestek (neutroncsillagok, fekete lyukak) a hivatásos, míg a ledobott, fodrozódó gázburok az amatőr csillagászok kedvelt célpontjai.

Olvasd tovább

A Lowell Discovery Telescope 2022. április 29-i felvétele az üstökös hűlt helyéről és a valószínű porgomolyagszerű maradványáról
A Lowell Discovery Telescope 2022. április 29-i felvétele az üstökös hűlt helyéről és a valószínű porgomolyagszerű maradványáról

 

A 15 358-as sorszámú, 2022. május 2-án érkezett The Astronomer’s Telegramm arról ír, hogy a C/2021 O3 (PANSTARRS) üstökös szétesett és nem lesz szabadszemes.

Olvasd tovább

Judith Pipher Kanadában született amerikai csillagász, az infravörös csillagászat úttörője, két generációnyi fiatal kutató odaadó mentora és témavezetője 81 évesen, 2022. február 21-én távozott a csillagok közé. Doktori fokozatát 1971-ben szerezte meg a Cornell Egyetemen, Martin Harwit témavezetésével. Disszertációja, melynek címe magyarul közelítőleg A Galaxis és a háttér rakétaszondás szubmilliméteres megfigyelése, elősegítette azon megfigyelések megszületését, melyek bizonyították, hogy a fiatal csillagok által kibocsátott sugárzás jelentős része elnyelődik a csillagot körülvevő porkorongban, majd a spektrum infravörös tartományában újra kisugárzódik. Ez a folyamat pedig a Tejútrendszer teljes síkjában jellemző, észlelhető.

VCSE - A Sombrero-galaxis (M104) a Spitzer 85 cm-es űrtávcső hamisszínes infravörös felvételén. A rózsaszínes gyűrű az a sötét porgyűrű, ami ilyen jól nem jön ki a látható fény tartományában készített felvételeken. - Forrás: Spitzer
VCSE – A Sombrero-galaxis (M104) a Spitzer 85 cm-es űrtávcső hamisszínes infravörös felvételén. A rózsaszínes gyűrű az a sötét porgyűrű, ami ilyen jól nem jön ki a látható fény tartományában készített felvételeken. Ezért ezek a felvételek lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy más galaxisok szerkezetét részletesebben tanulmányozhassák, mintha csak látható fény tartománybeli képek állnának rendelkezésre. – Forrás: Spitzer

Olvasd tovább

Milyen sorrendben észleljük az objektumokat a Messier-maraton során?

A Messier-maraton során nem mindegy, milyen sorrendben észleljük az objektumokat. Mivel a maraton célja az, hogy mind a 110 Messier-objektumot észleljük egyetlen éjszaka, a sorrend nagyon fontos: azokkal kell elkezdeni, amelyek a nyugati égen gyorsan lenyugszanak, és kelet felé kell haladni szigorú sorrendben, hogy mindegyik távcsővégre kerüljön.

VCSE - A Messier-katalógus objektumainak eloszlása az égbolton. Forrás: wikipedia
VCSE – A Messier-katalógus objektumainak eloszlása az égbolton. Forrás: Wikipedia

A Messier-maratont tőlünk csak március végén, esetleg április elején lehet teljesíteni, mert nincs másik éjszaka az év folyamán, hogy a katalógus mindegyik objektum látszódjék egyetlen éjszaka alatt (lásd még lejjebb, pontosan hány M-objektum látható ilyenkor egy éjszaka). Néhány Messier-maraton korábbi eredményeit itt lehet böngészni.

A Messier-katalógus objektumainak száma vitatott. Az M102 lehet, hogy az M101 ismétlése tévedés folyamán. Hasonlóképpen lehetséges, hogy az M91 az M58 ismétlése. Az újabb keletű feldolgozások azonban az M91-et és az M102-t is önálló objektumnak veszik, és egy-egy galaxissal azonosítják, így tettünk mi is az alábbi listában.

A Messier-maraton teljesítése nehéz. Az első, aki teljesítette, Gerry Ratley amerikai amatőr volt, akinek negyedik nekifutására sikeredett a bűvös 110 észlelés egyetlen éjszaka 1985. március 23/24-én Arizonából, tőlünk délebben fekvő szélességeken; még ugyanazon az éjszakán, egy órával később Kaliforniából Dick Hull is elérte a bűvös számot.

Olvasd tovább