A csillagok színváltozása a bolygókról tudósít

772

A fedési exobolygók igazolása a megfigyelő csillagászat egyik nagy kihívása. Kellően mély fedés esetén kihasználhatjuk, hogy a csillagok korongja máshogy néz ki rövid és hosszú hullámhosszakon.

A Kepler-űrtávcső több ezer bolygójelöltje hatalmas kihívás elé állította a csillagászokat. A megfigyelt csillagfedések ugyanis nem feltétlen származnak tényleges bolygóktól, könnyen előfordulhatnak hamis pozitív megfigyelések. Kicsiny fényességcsökkenést sokféleképp elő lehet állítani, például két csillag súroló fedésével vagy akár egy fedési kettős és egy nagyon közel látszó fényes harmadik égitest összeolvadó fényének mérésével. Ezeket kiszűrni nagyon időigényes: vagy radiálissebesség-méréseket végeznek hozzá a kutatók, vagy pedig többes bolygórendszerekben keresik az égitestek egymásra gyakorolt hatásának nyomait.

20140614_kolorimetria_kep1
A kolorimetriai módszer a gyakorlatban: a Vénusz átvonulása a Nap előtt 2012-ben. A napkorong széle egészen vöröses, a közepe felé viszont egyre rövidebb hullámhosszú színek sorakoznak. A Vénusz kitakarása miatt számunkra a napkorong átlagos színe ekkor egy kicsivel a kék felé tolódott el. Forrás: NASA/SDO

Vannak azonban további, alternatív megoldások is. Frank Rosenblatt már 1971-ben megfogalmazta, hogy pusztán abból megállapítható, hogy mekkora égitest fedi el a csillagot, hogy egyszerre több színben követjük végig a fedést. A csillagok korongja ugyanis máshogy néz ki eltérő hullámhosszakon. Kék színben sokkal nagyobb a szélsötétedés, mint vörösben: előbbi színben a fény többségét a korong közepéről látjuk érkezni, míg utóbbiban sokkal egyenletesebbnek tűnik az eloszlás. A csillag szélét tehább inkább vörösesnek, a közepét viszont sárgábbnak-kékebbnek látjuk. Ebből következik, hogy amint a csillag kísérője végighalad a korong előtt, és kitakarja az adott színű részeket, előbb kicsit kékebbnek, majd kicsit vörösebbnek, végül ismét kicsit kékebbnek látjuk a fennmaradó területről érkező fényt. A színváltozás nagysága és üteme pedig egyértelműen meghatározza, hogy mekkora a fedő égitest mérete a csillaghoz képest. A módszer további előnye, hogy elég mindössze a fedést megmérni, nem kell a bolygó teljes keringését végigkövetni.

20140614_kolorimetria_kep2
A fedési görbe kék és vörös színszűrőn át. A pöttyök az egyedi mérési pontok, a sávok az átlagolt értékek. Alul a kettő különbsége látható: felfelé több kék, lefelé több vörös fény érkezik hozzánk. (Forrás: Tingley et al. 2014)

A Brandon Tingley (Aarhus University, Dánia) vezette nemzetközi szerzőgárda ezt a eljárást alkalmazta a Kepler-418b bolygó megerősítésére, és először sikerült igazolniuk egy bolygó létezését elsősorban a kolorimetriára alapozva. A bolygó fedését a 10,4 méteres Gran Telescopio Canarias távcsővel figyelték meg, és sikerült is kimutatniuk, hogy a csillag fénye a belépéskor kissé kékebbé, majd a fedés közepe felé vörösebbé vált. A bolygó 86,7 nap alatt kerüli meg a csillagot, de mindössze hat órányi mérés alapján ki lehetett jelenteni, hogy valóban egy exobolygóval állunk szemben, mutatva a módszer hatékonyságát. Persze ez a technika sem mindenható, mert a földi mérések nem érik el a Kepler adatok pontosságát: a csillag kisebb, beljebb keringő bolygójelöltjének fedése még a hatalmas GTC-vel sem mérhető ki így.

Arra viszont jó volt a mérés, hogy igazolják, hogy nem csupán az anyacsillag fénye érkezik a távcsőbe: az összfény harmadát másik, közel azonos irányban látszó csillag szolgáltatja. Ennek felismerése nagyon fontos, mert ellenkező esetben a csillag paramétereit, és így a bolygóéit is rosszul becsülnék meg a kutatók. Ez a veszély pedig minden egyes bolygós csillagra ott leselkedik.

Forrás: arXiv:1405.5354

Hozzászólás

hozzászólás