A hélium a világegyetem hidrogén utáni második leggyakoribb eleme. Az összes atom egynegyedét teszi ki, a Földön mégis fogytán vagyunk belőle. Ennek az az oka, hogy ez egyúttal mind közül a második legkönnyebb elem is, így könnyen elillan a légkörből a világűrbe. Továbbá mivel a hélium nemesgáz, nem alkot vegyületeket sem, amelyek nehezebb molekulái jobban kötődhetnének gravitációsan a bolygónkhoz. Ezért talán felcsillan a héliumbizniszben utazó üzletemberek szeme a hír hallatán, hogy a NASA/ESA Hubble űrtávcsövével most először sikerült héliumot kimutatni egy exobolygó légkörében.
A helyzet azonban az, hogy az óriás gázbolygók, így a Jupiter és Szaturnusz is bőségesen tartalmaz héliumot, hiszen ezek jóval erősebb gravitációja képes megtartani ezt az illékony anyagot. A csillagászok ezért régóta feltételezték, hogy a gázóriás exobolygók légkörében is sok héliumnak kell lennie. A keresés azonban mindeddig eredménytelen volt. Most viszont a Jessica Spake, a University of Exeter csillagásza által vezetett kutatócsoportnak a tőlünk 200 fényévre lévő WASP–107b jelű szuperneptunusz-típusú exobolygó légkörében a hélium nagyon erős nyomait sikerült kimutatnia.
A WASP–107b-hez hasonló fedési exobolygók légkörének spektroszkópiai nyomait olyankor tudják vizsgálni, amikor a bolygó a fedés során elhalad a központi csillag előtt. A fedés ideje alatt a csillag fényének egy meglehetősen kis hányada áthalad a bolygó légkörének bolygókorong körülötti keskeny gyűrűjén. Ekkor a bolygólégkör gázai nyomot hagynak a csillag színképében. A WASP–107b légkörében fellelhető hélium meglepően erős jelet okozott a spektrumban, ami a bolygó felszíne fölött több tízezer km magasságig kiterjedő vastag gázburokra enged következtetni.
A kutatócsoport meggyőződése, hogy ez csak az első lépés egy hosszú és izgalmas úton, amelynek során sok más távoli csillag körül keringő, akár Föld-szerű bolygó légkörének kiterjedését és kémiai összetételét is meg fogják állapítani. „Szeretnénk a módszerünket a működését hamarosan megkezdő James Webb űrtávcsövön is alkalmazni. Ezáltal megvizsgálhatjuk például, hogy milyen típusú bolygóknak van kiterjedt hélium- és hidrogénlégkörük, és hogy milyen sokáig képesek azt megtartani. Az általunk használt infravörös tartományban a bolygótól távolabbi régiókig figyelhető meg a légkör, mint az ultraibolyában.” – magyarázza Spake.
A WASP–107b meglehetősen alacsony sűrűségű bolygó. Mérete a Jupiteréhez hasonló, ám tömege mindössze egynyolcada annak. A központi csillagot hat naponként megkerülő égitest légköre viszonylag hűvös, 500 °C, bár a mi földi légkörünkhöz képest még mindig nagyon forró. Az erős spektroszkópiai jelet a kutatók egy új technikának is köszönhetik, amely az ilyen célokra hagyományosan alkalmazott ultraibolya helyett az infravörös tartományban működik. A csillagászok reményei szerint ez a módszer lehetővé fogja tenni távolabbi és kisebb, Föld-szerű exobolygók légkörének a vizsgálatát is.
Tom Evans, a csillagászcsoport egyik tagja, szintén a University of Exeter munkatársa még hozzátette: „A most kimutatott kiterjedt héliumburok óriási felhőként öleli körül a bolygót. Ha a kisebb, Földhöz hasonló kőzetbolygók körül is létezhet ilyen héliumfelhő, akkor a mi újszerű módszerünkkel ezeket akár már az egészen közeli jövőben megtalálhatjuk.”
Források: HubbleSite.org, Phys.org
Az eredményeket bemutató szakcikk: J. J. Sparkle et al. „Helium in the eroding atmosphere of an exoplanet”, Nature, 2018. május 2.
