A csillagok körüli bolygórendszerek, hasonlóan saját Naprendszerünkhöz, a központi csillag körüli porkorongból, egy ún. protoplanetáris korongból alakultak ki. Az ebben levő anyag először apró csírákká csomósodik, majd a bolygócsírák egymás közötti ütközései, összetapadásai révén egyre nagyobb égitestek alakulnak ki. A porkorong anyaga végül viszonylag kis számú nagyobb égitestbe, bolygókba és holdakba koncentrálódik. A folyamat leírásán túl azonban a jelenlegi modellek nem képesek előrejelezni azt, hogy hány tejútrendszerbeli csillagnak lehet valóban ilyen módon kialakult bolygórendszere.
Fantáziarajz a HD 113766 kettős rendszeréről, a főcsillag körüli porkoronggal (NASA/JPL-Caltech/C. Lisse [Johns Hopkins University])
Michael Meyer (University of Arizona) és kutatócsoportja a kérdés eldöntésére különböző korú közeli, a Naphoz hasonló csillagokat vizsgált meg. Mivel a porkorong központi csillag által felfűtött anyaga infravörös tartományban sugároz, a kutatók a Spitzer infravörös űrtávcsövet használták méréseikhez. A csillagtól való távolság függvényében a poranyag hőmérséklete, így a kibocsátott sugárzás hullámhossza is eltérő. A központi égitesthez legközelebb elhelyezkedő, legforróbb, akár 1000ºC hőmérsékletű anyag a rövidebb hullámhosszakon, 3,6 és 8 mikron között sugároz, míg a csillagtól távolabbi hideg, kb. -230 Celsius fokos tartományok 70-160 mikronos hullámhosszakon észlelhetőek. A két szélsőség között (-180-tól +20ºC-ig) 24 mikronon sugárzó anyag található a csillagtól durván a Föld és a Jupiter naptávolságának megfelelő távolságban, így a kutatók ezen hullámhosszak vizsgálatára koncentráltak.
Az észlelt csillagokat koruk szerint hat csoportba sorolták: 3-10 millió, 10-30 millió, 30-100 millió, 100-300 millió, 300-1000 millió, valamint 1 és 3 milliárd év közötti korú osztályokba. A vizsgálatok elsődleges célja a porkorongok időbeli fejlődésének vizsgálata volt, különös tekintettel a Naprendszer keletkezését is leíró modellek ellenőrzésére. Mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt saját Naprendszerünk is egy hasonló porkorongból keletkezett, amelyből az elméletek szerint mintegy 10-50 millió évre volt szükség a bolygók kialakulásához.
Földünk az Apollo-17 fedélzetéről (forrás: NASA)
Az eredmények szerint a négy fiatalabb csoportba tartozó csillagok 10-20 százalékánál megfigyelhető volt a 24 mikronos sugárzás, de sokkal ritkábban jelentkezett a 300 millió évnél idősebb csillagok esetén. Ez az időskála is összhangban áll saját Naprendszerünk kialakulására vonatkozó modellekkel. Az eredményeket megerősíti Thayne Currie és Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory) független vizsgálata, amelynek során 10-30 millió éves csillagok körüli poranyagra utaló jeleket mutattak ki. Ez a meleg poranyag a modellek szerint a bolygókeletkezési folyamatok természetes velejárója, s az új adatok alapján akár minden ötödik Naphoz hasonló csillag körül kialakulhatnak Földhöz hasonló kőzetbolygók. Ez a fiatal csillagok ötödénél megfigyelhető sugárzás a csillag korosodása mellett továbbra is megfigyelhető, vagyis észlelhető a 10-30 millió, illetve még idősebb csillagok esetében is.
A bolygókeletkezés optimistább modellje szerint a nagyobb méretű és tömegű porkorongok viharos gyorsaságú ütközéses folyamatok során nagyon gyorsan bolygókká fejlődnek. A rendszer gyors átalakulása következtében a kezdetben nagyon fényesen sugárzó korong igen gyorsan elhalványul. Ezzel szemben a kisebb tömegű korongokban a folyamatok lassabbak, mivel itt kisebb az esélye a részecskék ütközésének, ennek következtében a teljes fejlődés akár 10-100-szor hosszabb ideig húzódhat el. Mindez akár azt is jelentheti, hogy a megfigyelt csillagoknak nemcsak egyötödénél, hanem akár 62%-uknál már léteznek, vagy éppen formálódnak a bolygók. A valódi érték valószínűleg a kb. 20%-os alsó határ és az optimista becsléssel kapott 60% körüli felső határérték között található; az mindenesetre valószínűsíthető, hogy a Nap típusú csillagok meglepően nagy hányada körül keringhetnek Föld típusú bolygók. Mindez pedig azért fontos, mert az eddig felfedezett exobolygók döntő többségükben a Jupiterhez hasonló óriás planéták, nem pedig a Földhöz hasonló kőzetbolygók.
A kis méretű bolygók közvetlen észlelése, illetve fényük spektroszkópiai elemzése azonban igen nehéz feladat. A fenti eredmények által megjósolt nagy számú Föld típusú bolygó közvetlen kimutatására a NASA 2009 elején pályára állítandó Kepler űrtávcsöve lesz képes, ami a csillagok előtt áthaladó bolygók okozta kis mértékű fénycsökkenéseket fogja detektálni. Ezen kívül fontos szerepet játszhat a bolygórendszerek vizsgálatában a tervek szerint 2016-ra elkészülő Giant Magellan Telescope (Óriás Magellán Teleszkóp), amely összesen 7 db 8,4 m-es tükrének köszönhetően egy 25 m-es óriástávcső teljesítményével fogja gyűjteni a halvány égitestek fényét.
Forrás: University of Arizona News, 2008. február 17.
