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.

Egy különleges, ultrakönnyű és nagyon kicsi exobolygót fedezett fel egy nemzetközi csillagászcsoport, ami ráadásul szokatlan pályán mozog. A felfedezés ténye mutatja, hogy a rendkívül kis tömegű és a Földnél kisebb méretű exobolygók felfedezése is valósággá vált mára, miközben olyan alapvető tulajdonságaikat, mint tömegüket, sugarukat és csillagkörüli pályájukat nagy pontossággal tudják már mérni a kutatók. Az új bolygó a legkisebb exobolygók egyike.

VCSE - A GJ 367b (balra fenn) egy vörös törpecsillag körül kering. Művészi fantáziarajz az újonnan felfedezett bolygórendszerről. - Forrás: SPP/Patrizia Klein
VCSE – A GJ 367b bolygó (balra fenn) egy vörös törpecsillag körül kering. Művészi fantáziarajz az újonnan felfedezett bolygórendszerről. – Forrás: SPP/Patrizia Klein

Az exobolygók között egy pehelykönnyűt talált egy 78 kutatóból álló csillagászcsapat. Az újonnan felfedezett exobolygó neve GJ 367b, tömege a Földének kb. a fele, mérete a Földének a 71%-a. Mindezekkel az adatokkal a ma ismert mintegy 5000 exobolygó között ez a planéta az egyik legkönnyebb és legkisebb. Mindössze nyolc óra alatt – még pontosabban: 7 óra 43 perc alatt – kerüli meg a csillagát, ennyi ideig tart ott az év hossza. Átmérője mintegy 9100 km. Ezzel a mérettel kisebb a Földnél, de nagyobb a Marsnál. 31 fényévre van a Naprendszertől, közelsége okán ezért ideális célpont további részletes vizsgálatok céljaira. A GJ 367 bolygórendszer a Vela csillagképben található, amely a déli égbolt egyik konstellációja.

Olvasd tovább

Az Európai Űrkutatási Ügynökség (European Space Agency, ESA) CHEOPS nevű új exobolygó-kutató küldetése egy közeli csillag körül megtalálta az eddig ismertek közül az egyik legforróbb és legextrémebb exobolygót: a WASP-189b-t. Ez a CHEOPS legeslegelső felfedezése és a legelső tudományos eredménye, egyben demonstrálja a CHEOPS egyedülálló képességeit, amivel fényt deríthet ezeknek az idegen bolygóvilágoknak a titkaira (1.ábra). A felfedezést közzétevő tanulmányt közlésre az Astronomy and Astrophysics című vezető európai csillagászati szakfolyóirat fogadta el, szerzői között több magyar csillagász is található. A tanulmány 106 szerzője közül a Vega Csillagászati Egyesület elnöke, Dr. Csizmadia Szilárd a második, aki a bolygó paramétereinek (pl. mérete) és különleges pályájának a CHEOPS-adatokból való meghatározásán dolgozott.

1. ábra: Így néz ki a CHEOPS-távcső - Forrás: wikipédia
1. ábra: Így néz ki a CHEOPS-távcső – Forrás: wikipédia

Olvasd tovább

proxima-centauri-bA Nature friss számában jelent meg, hogy egy nemzetközi kutatócsoport radiális sebességgörbe-méréseket végrehajtva bolygót talált a Naphoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri körül. A Proxima legközelebbit jelent, a Centauri pedig arra utal, hogy a Kentaur csillagképben található az objektum.
A Proxima Centauri halvány, kb. 11 mg-s vörös törpecsillag, a Nap fényerejének 0,15%-ával pislákol csak, sugara a Napénak 14%-a, felületi hőmérséklete pedig 3050 K körüli.

The relative sizes of a number of objects, including the three (known) members of Alpha Centauri triple system and some other stars for which the angular sizes have also been measured with the Very Large Telescope Interferometer (VLTI) at the ESO Paranal Observatory. The Sun and planet Jupiter are also shown for comparison.

Forgásideje 83 nap. A mellékelt ábrán látható körök a mért radiálissebességértékeknek felelnek meg a talált bolygó 11,2 napos periódusidejének megfelelőlen fázisban felrajzolva,

prox_cen_rv
a függőleges vonalak pedig a hibák. A pontok szórása és hibája nagyobb a mért amplitúdónál, de ismert technika, hogy ilyen nagy zaj esetében sok-sok mérést kell gyűjteni, és azok átlaga jól kiadja az eredményt. A szerzők szerint valószínűtlen, hogy a mért jelet a csillag foltossága okozná – a vörös törpék többnyire gazdagok csillagfoltokban, és utánozhatják egy bolygó radiális sebességgörbéjét, de csak a csillag forgásidejének vagy annak felének, harmadänak stb. megfelelő periódusnál. A mért jel nem tűnik ilyennek, hanem valódi bolygójelnek. Az azonban biztos, hogy az ilyen jeleket még sokáig szokták analizálni, megvitatni szakmai körökben…
A mért radiális sebességgörbe megfelel egy olyan bolygóénak, ami legalább 0,05 csillagászati egységre (a Nap-Föld távolság 5%-ára, a Nap-Merkúr távolság kb. nyolcadára) kering a vörös törpecsillagtól, és amelynek minimális tömege 1,3 földtömeg (maximális tömege elméletben bármennyi lehet, erre nem ad ez a mérés korlátot), keringésideje 11,2 nap. Mivel nem fedési exobolygó, pontos tömege és sugara ismeretlen.
proxima-centauri-planet-compared-to-sun
A vörös törpecsillagok Napnál jóval kisebb mérete és felületi hőmérséklete miatt a csillaghoz közelebb húzódik a felszíni folyékony víz zóna (“lakható zóna”), vagyis, ha a bolygón van víz, légköre és egyéb tulajdonságai megfelelőek, akkor elméletben lehetne rajta víz. Ez külön érdekessé teszi ezt a közeli bolygót, de hangsúlyozni kell: a nagyon izgalmas és érdekes felfedezés csak megnyitja a bolygó vizsgálatának útját, de nagyon keveset tudunk még róla. A jelen méréstechnika nem is nagyon teszi lehetővé még jó pár évig, hogy jobb, pontosabb, kisebb szórást mutató radiális sebességgörbét kapjunk róla. A jel azonban – a benne lévő zaj ellenére – elég biztos detektálásnak tűnik.
G. Anglada-Escudé et al., Nature Letter 536, 437, 2016
ooariCsizmadia Szilárd: Bolygójelölt egy négyes csillagrendszerben
Csizmadia Szilárd: Bolygójelölt egy négyes csillagrendszerben

 

Szeretettel hívunk meg a VCSE következő Virtuális Csillagászati Klub-összejövetelére, amely
 
2015. február 15-én, este 20:00 órakor kezdődik (hétfő),
 
és a szokott módon a www.galileowebcast.hu oldalon lehet hallgatni és nézni, illetve skype-on kommentálni, kérdezni, stb.
Előadó, cím és téma:
Csizmadia Szilárd: Bolygójelölt egy négyes csillagrendszerben

Az eddig megismert exobolygók kb. fele magányos csillag körül kering (mint ahogy a mi magányos Napunk körül keringenek a bolygók), kb, másik fele kettőscsillagrendszerben van, ahol a tág kettőscsillag egyik komponense körül kering a planéta. Mintegy 10 olyan bolygó ismert, amely egy kettőscsillag mindkét tagja körül kering. Egy esetben a bolygó hármas csillagrendszerben, egy további esetben pedig négyes csillagrendszerben kering egy bolygó.Az előadásban egy új felfedezést mutatunk be, ahol magyar-német-amerikai csillagászok találtak egy nagyon erős bolygójelöltet egy különleges négyes csillagrendszerben. Az előadásban spekulálunk arról is, mennyire lehetnek lakhatók ezek a bolygók és milyen stabil lehet a pályájuk.