A távoli csillagok előtt elhaladó bolygók csekély
halványodást, azaz fedést okoznak szülőcsillaguk fényében. A
Kepler-űrtávcső ezt a kis fényváltozást mérve keresi a Föld
távoli ikertestvéreit. A 2009 márciusában indított műszer 3 és
fél évig egyetlen égboltterületet figyel folyamatosan a nyári
Tejútban, az északi félgömbről is jól látható Hattyú és a
Lant csillagképek határán.
A 2010 januárjában bejelentett 5 új Kepler-exobolygó
után
most a NASA közzétette az űrtávcső első 43 napjának mérési
eredményeit, mintegy 156 000 csillagról. Az adatbázis – a
megfigyelési idő rövidsége ellenére – kincsesbánya a
csillagászok számára, hiszen az űrtávcső soha nem látott
pontossággal, folyamatosan mérte a zömében Napunkhoz hasonló
csillagok fényességét. Az adatok rengeteg asztrofizikai
információt rejtenek, és a folyamatosan publikussá váló
fénygörbék a csillagász társadalom egyre nagyobb részét
vonhatják be az egyedülálló adatok feldolgozásába.
Természetesen
a legizgalmasabbak a távoli csillagok körül keringő bolygók,
ezek közül is a legkisebbek, melyek akár életet is hordozhatnak a
felszínükön. A Kepler a mostani híradások szerint 706 gyanús
csillagot talált, amelyek fényességváltozásában bolygófedésre
utaló jelet (tranzitot) azonosítottak. A jelölteknek egy sor
szűrőn kell keresztülmenniük, amik a hasonló jeleket okozó
égitesteket hivatottak kirostálni. Legtöbbször egy
Kepler-célponttal véletlenül egy irányban látszó fedési
kettőscsillag okozhat tranzitszerű fényességcsökkenést. A
fedést okozó égitest tömegének spektroszkópiai úton történő
meghatározása alapozza meg a végső besorolást. Mindez azonban
rendkívül időigényes, és földi távcsövek garmadájának
bevetését is igényli (zömében spektroszkóppal felszerelt
óriástávcsövekét). A Kepler tavaly márciusi startja miatt
azonban a 2009-es nyári észlelési szezon kimaradt (a tudományos
célú adatgyűjtés májusban kezdődött), így a 706 jelöltből a
400 legígéretesebbet a Kepler-csoport visszatartotta, további
megerősítés céljából. A William
Borucki (NASA, Ames, a Kepler vezető kutatója) és munkatársai
által közzétett 306 bolygójelölt közel fele lehet ténylegesen
bolygó, halványságuk miatt azonban rendkívüli erőfeszítéseket
igényel majd azonosságuk megállapítása.
Az exobolygók keringési idejének eloszlása. Felül a
Kepler-minta viszonylag egyenletes eloszlást sugall. A korábbi
megfigyelések érzéketlenek voltak az 5-30 nap keringési idejű
bolygókra.
A nagyszámú minta és a folyamatos mintavétel sokkal
pontosabb megállapításokat tesz lehetővé, mint a korábbi
felfedezések. Az eddigi statisztika azt mutatta, hogy az exobolygók
többsége 3 nap körüli keringési idejű, és nagyon kevés 5
napnál hosszabb keringési idejű planétát ismertünk. A
Kepler-adatokban ez a minden bizonnyal kiválasztási effektus nem
látszik: a jelöltek esetében sokkal egyenletesebb eloszlást mutat
a keringési idő (1. ábra). Természetesen a 43 nap hosszúságú
adatsorból egyelőre csak a viszonylag rövid keringési idejű
planéták vizsgálhatók. A bolygójelöltek fénygörbéjéből
kiszámítható csillagukhoz viszonyított sugaruk. Ez alapján a 306
jelöltből álló minta azt mutatja, hogy többségük Neptunusz
méretű, illetve kisebb, míg az eddigi fedési bolygók
Jupiter-méretűek voltak (2. ábra). Ezek szerint jó esély van
arra, hogy sok Földhöz hasonló bolygót találjon a Kepler. Már
csak az a kérdés, hogy a hosszabb (több hónap-néhány év)
keringési idejű exobolygók között is többségben vannak-e a
kisebb méretűek. Erre a kérdésre az újabb Kepler-adatok fognak
válasszal szolgálni.
A Kepler-minta és a korábbról ismert fedési
exobolygók méreteloszlása. A vízszintes tengelyen a bolygó
sugarát Föld-sugár egységben tüntettük fel. Felül a
Kepler-bolygójelöltek, alul a korábbi felfedezésű exobolygók
láthatók. Jól látszik, hogy a korábbi minta Jupiter-szerű
bolygóival szemben a Kepler mérései szerint a Neptunusz és kisebb
méretű bolygók alkotják az exobolygók többségét.
A
jelöltek között 5 többszörös fedéseket mutató rendszer is
van. Ezek lennének az első olyan bolygórendszerek, ahol több
bolygó is periodikusan a csillag korongja elé kerül. Négy
csillagnál két különböző karakterű fedés van jelen eltérő
periódusokkal, egy csillagnál pedig három különböző bolygó
okozhatja a fedéseket (3. ábra). A fedést előidéző égitestek
tömegét még nem sikerült pontosan megmérni, de a kutatást
vezető J. H. Steffen (Fermilab
Center for Particle Astrophysics, Batavia, IL, USA)
és munkatársai megjegyzik, hogy rendkívül csekély annak az
esélye, hogy több fedési kettőscsillag is véletlenül egy
irányban látszódjék. A többszörös fedéseket mutató
rendszerek közül kettő 2:1 rezonanciát mutat, egy pedig közel
van az 5:2 periódusarányhoz a keringési időket tekintve. Ezek a
rendszerek alkalmasak arra, hogy a tranzitok időpontjában
bekövetkező szisztematikus eltérések révén a rendszerben jelen
lévő többi bolygó hatását is tanulmányozzuk, ezáltal
tömegükre, pályájuk alakjára, körülöttük keringő holdak
jelenlétére következtessünk. További ilyen rendszerek
vizsgálatával pedig a bolygórendszerek keletkezésére és
fejlődésére nézve kaphatunk fontos információt.
Három különböző égitesttől származó fedéseket
mutat a KIC 8394721 jelű csillag. A tranzitok periódusa 13,48 nap,
27,41nap, a harmadik bolygóé pedig ennél is hosszabb, így csak 1
fedést mutat. A különböző méretű és pályájú bolygók
eltérő hosszúságú és mélységű fedéseket hoznak létre.
Végül,
de nem utolsósorban a Kepler-mezőben talált 1832 fedési
kettőscsillag adatait is publikálták. Ez 1,2% előfordulási
arányt jelent, némileg magasabbat, mint korábbi mérésekből
adódott. Ez a szám magasabb is lehet, figyelembe véve, hogy a
hosszabb periódusú rendszerek hiányoznak a mintából. Fontos,
hogy következtetni lehetett a fedési kettősök előfordulásának
galaktikus szélessége szerinti függésére, ami a hamis,
bolygófedést imitáló rendszerek kiszűrésénél is segítségére
lesz a Kepler kutatóinak. Andrej
Prsa (Villanova Univ., USA) és társai azt találták, hogy a
Galaxis síkjától 6-8 fokra a gyakoriság közelebb van a 2%-hoz,
míg a 16-22 fokos tartományban inkább 1% körüli az előfordulási
arány.
Az egyedülálló fotometriai adatbázis nem csak a
csillagok sztelláris és planetáris kísérőit tanulmányozó
kutatóknak ad munkát, hanem a pulzáló vagy foltos csillagokkal
foglalkozó csillagászoknak is, emellett felhasználható például
a Naphoz leginkább hasonlító csillagok keresésére is. A
következő 90 nap hosszúságú adatsor a tervek szerint egy év
múlva válik publikussá.
Forrás:
arXiv:1006.2763
http://arxiv.org/abs/1006.2763
J. H. Steffen és mtsai: Five Kepler target stars that
show multiple transiting exoplanet candidates
arXiv:1006.2799
http://arxiv.org/abs/1006.2799
W. J. Borucki és mtsai: Characteristics of Kepler
Planetary Candidates Based on the First Data Set: The Majority are
Found to be Neptune-Size and Smaller
arXiv:1006.2815
http://arxiv.org/abs/1006.2815
A. Prsa és mtsai: Kepler Eclipsing Binary Stars. I.
Catalog and Principal Characterization of 1832 Eclipsing Binaries in
the First Data Release
Az adatok elérhetősége:
http://archive.stsci.edu/kepler/
