Feltárultak egy exobolygó felszínének titkai

9140
Művészi elképzelés az LHS 3844b exobolygóról, amely egy M-típusú törpecsillag körül kering. A NASA Spitzer-űrtávcsövének megfigyelései szerint a bolygó felszínét sötét lávakőzet boríthatja, és nem rendelkezik légkörrel. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC))

Egy új kutatás, amely a NASA Spitzer-űrteleszkópjának adatain alapul, betekintést enged egy Naprendszeren kívüli kőzetbolygó felszíni tulajdonságaiba. A Nature folyóiratban augusztus 19-én közzétett tanulmány szerint az exobolygó felszíne a Hold és a Merkúr felszínére hasonlít: nincs, vagy csak nagyon ritka légköre van, és ugyanaz a lehűlt vulkanikus anyag borítja, amelyet a Hold felszínének sötét területein, az úgynevezett Marékon (tengereken) találtak.

A TESS küldetés keretében 2018-ban talált LHS 3844b jelzésű exobolygó 48,6 fényévre van a Földtől, és sugara 1,3-szorosa a Földének. Egy kicsi, alacsony hőmérsékletű, M-színképtípusú törpecsillag körül kering, ami azért fontos, mert valószínűleg a Tejútrendszer e leggyakoribb és leghosszabb életű csillagai körül kering a galaxis bolygóinak nagy része.

A TESS az úgynevezett tranzit módszerrel talált rá a bolygóra: amikor egy bolygó a Föld és a csillaga között halad el, azt a csillag fényének időszakos halványodásaként észleljük. A másik módszer, amellyel közvetlenül a bolygó felszínéről érkező fényt észleljük, azért sokkal nehezebb, mert a csillag sokkal erősebb fénye elnyomja a bolygóét.

Az utánkövetéses megfigyelések során azonban a Spitzer képes volt az LHS 3844b felszínéről érkező fény észlelésére is. A bolygó csupán 11 óra alatt kerüli meg a csillagot. Mivel ilyen közel van hozzá, valószínűleg nagy árapály-erők hatása alatt áll, és emiatt folyamatosan az egyik oldala néz a csillag felé. A csillag felé néző oldal, vagyis a nappali oldal nagyjából 770 Celsius-fokos. A magas hőmérsékleten izzó bolygó infravörös fényt sugároz, a Spitzer pedig egy infravörös távcső. A bolygó csillaga viszonylag alacsony hőmérsékletű, és bár még mindig jóval forróbb, mint a bolygó, ennek köszönhetően közvetlenül is megfigyelhetjük az LHS 3844b nappali oldalát.

Ez az első alkalom, hogy a Spitzer adatai egy M-típusú törpecsillag bolygójának légköréről nyújtanak információt.

A kutatócsoport megmérte a bolygó forró és hideg oldalának hőmérséklet-különbségét, és megállapította, hogy a kettő között elhanyagolható mennyiségű hő továbbítódik. Ha az exobolygónak lenne légköre, a nappali oldal forró levegője tágulna, ez szeleket keltene, és a szelek átszállítanák a hőt a bolygó másik felére. Egy légkörrel szinte egyáltalán nem rendelkező kőzetvilágon, mint amilyen a Hold is, nincs olyan gáz, ami hőt szállíthatna.

„A hőmérséklet-különbség a bolygón olyan nagy, amennyire csak lehetséges.” – mondta Laura Kreidberg (Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics), a tanulmány vezető szerzője. „Illik rá a csupasz szikla modellje, egy olyan bolygóé, amelynek nincs légköre.”

Egy bolygó légkörét megőrizni vagy megsemmisíteni képes tényezők megértése fontos ahhoz, hogy a Naprendszeren kívül lakható bolygókat találjunk. A Föld légköre az egyik oka annak, hogy a folyékony víz itt megmarad a felszínen, és kialakulhatott benne az élet. A Mars légköri nyomása például kisebb, mint a földi 1%-a, és a vörös bolygó egykori óceánjai és folyói eltűntek.

A Naphoz hasonló csillagokhoz képest az M-színképtípusú törpék nagy mennyiségű ultraibolya sugárzást bocsátanak ki (de összességében kevesebb sugárzást), ami káros az életre és a bolygók légkörére is. Fiatalon különösen erőszakosak, rengeteg sugárzás- és részecskekitörést produkálnak, amelyek leszakítják egy bimbózó bolygó légkörét.

A Spitzer megfigyelései kizárják egy olyan légkör lehetőségét, amelynek nyomása a földi légnyomás tízszeresénél nagyobb. (A nem-SI „bar” egységben mérve a Föld légnyomása tengerszinten nagyjából 1 bar.) Az 1 és 10 bar közötti légnyomást is szinte teljesen kizárták az LHS 3844b esetében, de a kutatók szerint ennek azért lehet egy kis esélye, ha a csillag és a bolygó tulajdonságai megfelelnek néhány nagyon különleges, valószínűtlen kritériumnak. Ráadásul, mint mondják, egy csillaghoz ilyen közel keringő bolygó esetében a vékony légkört a csillag erős sugárzása és a csillagszelek teljesen eltüntetnék.

„Reménykedem, hogy más, M-típusú törpék bolygói meg tudták tartani a légkörüket.” – mondta Kreidberg.

A Spitzer és a Hubble űrteleszkópok már több gázóriás légköréről gyűjtöttek információkat, de az LHS 3844b mindezidáig a legkisebb bolygó, amelynek saját, visszavert fénye alapján vizsgálták a légkörét (illetve annak meglétét). A Spitzerrel korábban egy másik M-típusú törpecsillag, a TRAPPIST-1 hét kőzetbolygóját vizsgálták tranzit módszerrel, hogy megtudják az összetételüket, például azt, hogy van-e rajtuk vízjég.

A most megjelent tanulmány szerzői tovább mentek, és az LHS 3844b felszíni fényvisszaverő képességét (albedóját) használták az összetétel vizsgálatára.

Az eredmények szerint az LHS 3844b felszíne elég sötét. Valószínűleg vulkanikus kőzet, bazalt boríthatja. „Tudjuk, hogy a Hold tengereit ősi vulkáni tevékenység alakította ki, és feltételezzük, hogy hasonló események zajlottak le ezen a bolygón is.” – mondta Renyu Hu (NASA Jet Propulsion Laboratory), a tanulmány társszerzője.

Forrás: NASA

 

Hozzászólás

hozzászólás