Egy 10 milliárd éves csillag bolygója

784

Majdnem a fejlődése végén járó, öreg
csillag körül keringő óriás gázbolygót fedezett fel Roberto Silvotti (INAF – Osservatorio Astronomico di
Capodimonte, Nápoly, Olaszország) vezetésével egy nemzetközi kutatócsoport,
melynek tagja Paparó
Margit, az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézetének munkatársa  is – adta
hírül a Magyar Tudományos Akadémia honlapja. A Nature-ben közzétett
felfedezés előrevetíti a Föld sorsát mintegy öt milliárd év múlva, amikor
a Nap már kimerítette hidrogénkészletét. A
mintegy 10 milliárd éves V391 Peg b az első ismert bolygó, amely túlélte a vörös óriás korszakot, így egyike a legöregebb bolygóknak. A felfedezéshez a csillag periodikus
fényváltozásában mutatkozó szisztematikus eltérések vezettek. Ezekért minden
kétséget kizáróan a csillag tömegközéppontjának „imbolygása” a felelős, 
amit a csillag körül keringő bolygó idéz elő.

 

A prototípus, az EC 14026 jelzi a HertzsprungRussell-diagram extrém horizontális ágán az sdB csillagok helyét. Ebben a fejlődési
állapotban már hélium ég a magban és kevés hidrogén maradt. A vörös óriás ágat
a "Nap típusú" jelöléstől jobbra, a fősorozattól függőlegesen felfelé induló vonal
reprezentálja. A kör, benne ponttal a Napot jelöli a fősorozaton (J.
Christensen-Dalsgaard)

A bolygó egy 3,2 jupitertömegű
gázóriás, amely 1,7 Nap-Föld távolságban, 3,2 év alatt járja körül öreg, fejlődésének
majdnem a végénél tartó, az extrém horizontális ágon lévő csillagát. Az
51 Pegasi bolygójának 12 évvel ezelőtti felfedezése óta több mint 200 Naprendszeren kívüli bolygót fedeztek fel. Többségük a Naphoz hasonló
fősorozati csillag, néhányuk pedig K típusú óriáscsillag körül kering, és
mindegyikük korábbi fejlődési állapotban található, mint a V391 Pegasi. Korábban
milliszekundumos pulzárok körül is találtak bolygókat, de ezek korát csak
tizedére, 1 milliárd évre becsülik. Ráadásul ezeket a bolygókat második
generációs planétáknak tekintik, mivel a korábbi bolygók elpusztultak a csillag
vörösóriás-fázisában, de legkésőbb akkor, amikor a csillag szupernóvaként fellángolt.

Maga a központi csillag, a V391
Peg is különleges. A közel 30 000 K hőmérsékletű, alacsony luminozitású
szubtörpe egyike az eddig ismert 40 sdB csillagnak, amely periodikus
fényváltozást mutat. Négy-öt pulzációs módus figyelhető meg a közel hat
perces domináns periódus körül. A Roberto Silvotti vezette 22 fős
nemzetközi csoport elsődleges célja a csillag belső szerkezetének vizsgálata
volt a csillag periodikus fényváltozása alapján. Kompakt szerkezetük miatt a
szubtörpe B csillagok periódusai – a fehér törpe csillagokhoz hasonlóan – különlegesen
stabilak. Az ilyen késői csillagok periodikus fényváltozásának időbeli változása
közvetlenül a csillagok fejlődési időskálájára enged következtetni. A domináns
periódus növekedésének vizsgálata (1 másodperc 22000 év alatt) vezetett el a
csillag körül keringő bolygóhoz. 

A csillag fényváltozásának hét
évig tartó vizsgálata kimutatta, hogy a domináns periódus nem csak növekszik,
hanem periodikusan a vártnál rövidebbnek, illetve hosszabbnak mutatkozik. Az O–C
diagramon a periódus növekedésére utaló és azt leíró parabola mellett egy
további szinusz görbe jellegű változást lehetett kimutatni. A
fényváltozás maximumának időpontja (megfigyelt, O) előbb vagy később
következett be a várt időponthoz (számított, C) képest. A két időpont
különbségének (O–C) periodikus változását egyetlen ok magyarázhatja: a csillag
periodikusan közelebb, illetve távolabb van tőlünk, amelyet egy másik test
jelenlétéből adódó, a közös tömegközéppont körüli mozgás magyaráz. Nagyon erős
bizonyítékot jelent, hogy a csillag fényváltozásának második domináns
összetevője is ugyanazt az időben periodikus ingadozást mutatja.

 

A felső panel a periódus
növekedését jelző parabolát és a rárakódó szinusz görbét mutatja. Az illesztés
egy nagyságrenddel javult a szinusz görbe figyelembevételével.

Az alsó panel a domináns periódus hol rövidebb, hol hosszabb
értékét mutatja a periódus monoton növekedésének leválasztása után (Nature ábra)

A bolygó felfedezésének módszere,
az O–C görbe vizsgálata hasonló a milliszekundumos pulzárok bolygóinál
alkalmazott időzítési módszerhez (timing method). Használata nem új keletű a
változócsillagok vizsgálatában. Az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézetében a világon
elsőként alkalmazták az O–C értékeket a periódusnövekedés és a pályaparaméterek
egyidejű meghatározására az SZ Lyn jelű változócsillag kettős rendszerében. A Naprendszeren kívüli bolygók felfedezésénél a radiális sebesség mérése
és a csillagfedések észlelése után a központi csillag fényváltozását jellemző O–C
diagram vizsgálata egy újszerű megközelítés.

 

Az SZ Lyncis nagy amplitúdójú delta Scuti típusú csillagot tartalmazó
kettős rendszer ciklikus periódusváltozását mutató O
C diagramja (Paparó, Szeidl & Mahdy, 1988, Astrophysics and
Space Sciences, 149, 73-82). A pályaparaméterek és a periódusnövekedés
meghatározása 27 éves megfigyelés alapján történt. A tömegközéppont
körüli mozgást jelző fény-idő effektus miatt a fényességmaximumok bekövetkezési időpontjai közel 8 percet ingadoznak.

A V391 Peg b bolygót nem látjuk
közvetlenül, és még sokáig nem is lesznek olyan távcsövek, amelyekkel látni
lehetne, de a hatása miatt tudjuk, hogy ott van. A számítások megmutatják, hogy
a páros nagyon hasonló a Nap-Föld rendszerhez. A V391 Peg a  fősorozaton
közel 0,9 naptömegű csillag volt és a bolygó pontosan a Nap-Föld távolságra
volt tőle. A vörösóriás-fázisban a csillag kitágult, sugara elérte a
Nap-Föld távolság 70%-át, de a bolygó nem került a csillag légkörébe. A vörösóriás-fázis során a centrális csillag elveszítette tömegének majdnem a felét
(jelenlegi kb. fél naptömegű), így a bolygó távolabb vándorolt, a jelenlegi 1,7
Nap-Föld távolságra.

A számítások szerint a Föld
Naptól mért távolsága is kritikus. A Merkúr és a Vénusz minden bizonnyal
megsemmisül a Nap vörös óriás ági fejlődése során. A Mars mindenképpen kívül
marad a Nap légkörén, de a Föld jövője kétséges. A V391 Peg most felfedezett
bolygója reményt adhat, hogy talán lesz menekvés a Föld számára is.

Forrás: Az MTA honlapja

Hozzászólás

hozzászólás