Az elmúlt néhány évben robbanásszerű fejlődésnek indult a más csillagok körül keringő bolygók kutatása: a folyamatosan fejlesztett műszereknek és a kifinomult, ötletes technikáknak köszönhetően egyre kisebb tömegű planétákat találunk idegen naprendszerekben. Bár az igazi áttörésnek számító, Föld méretű bolygók detektálása egyelőre várat magára, az ún. "szuper-Földek" osztályából már sikerült felfedezni öt-hat példányt. Ebbe a kategóriába azokat a kb. 10 földtömegnél kisebb tömegű planétákat sorolják, melyek az elméletek szerint szilárd felszínűek lehetnek (azaz ún. kőzetbolygók). Ezen objektumok kimutatásához nincs mindig szükség közvetlen módszerre. Egy ugyanabban a rendszerben lévő, korábban már felfedezett bolygó csillag előtti átvonulásai során fellépő, apró időpont-eltolódások (az ún. timing-effektus), vagy a csillag látóirányú (radiális) sebesség-görbéjének – a már ismert bolygó hatásainak levonása utáni – részletes analízise révén is kimutatható további kísérő(k) jelenléte.
I. Ribas (CSIC-IEEC, Spanyolország) és kollégái a GJ 436 jelű vörös törpecsillagról az utóbbi években összegyűlt, fotometriai és spektroszkópiai adatokat vetették alá alapos elemzésnek. Elméletük szerint a csillag négy évvel ezelőtt felfedezett, kb. 20 földtömegű (azaz nagyjából a Neptunusz tömegével megegyező) bolygóján kívül más égitest is kering a GJ 436 körül. Feltételezésük onnan eredt, hogy a GJ 436b jelű, 2,6 nap keringési idejű kísérő pályája meglehetősen elnyúlt (az excentricitás értéke 0,15 körül van), holott – a csillag kb. 6 milliárd éves életkorát figyelembe véve – már régen kör alakúvá kellett volna fejlődnie a rendszerben fellépő árapály-hatásoknak köszönhetően. A jelenség legkézenfekvőbb magyarázata egy (vagy több) külső bolygó jelenléte, mely(ek) gravitációs hatása folyamatosan perturbálja a belső bolygó mozgását. További gyanúra adott okot, hogy a csillag radiálissebesség-görbéjében – a korábban felfedezett kísérő hatása mellett – kimutatható egy nagyon kis mértékű, szisztematikus trend is.
A kutatók a további kísérő(k) kimutatásához a rendszer egy nagyon érdekes sajátosságát használták fel. A GJ 436b nagy excentricitása miatt a bolygóátvonulások detektálási esélye nagyon erősen függ az inklinációtól (azaz a látóirány, valamint a keringési sík által bezárt szögtől). A legújabb adatok szerint az inklináció szöge 86,3 foknak adódott, a számítások pedig azt mutatták, hogy 85,3 foknál kisebb érték esetén már nem lehetne látni fedést – azaz a megfigyelhető átvonulások is csak a csillagkorong szélén, "súroló" fedésként látszanak.
Az utóbbi években két kutatócsoport is próbálkozott a tranzitok megfigyelésével: az egyik csoport 2004-ben nem járt sikerrel, a másik viszont 2007-ben észlelt átvonulásokat (innen származnak az előbb említett adatok). Ez az inklináció kis mértékű megváltozásával magyarázható, amit az égi mechanikai számítások szerint egy közeli objektum gravitációs perturbációja is kiválthat.
A GJ 436 radiálissebesség-görbéi a két bolygó (felül a korábban felfedezett planéta, alul az új, feltételezett kísérő) hatását külön-külön bemutató ábrákon (Ribas és mtsai)
Ribas és munkatársai kiszámolták, hogy a megfigyelt jelenség létrejöttéhez az inklinációnak kb. 0,1 fokot kellett változnia évente. A numerikus modellezések alapján ez a legjobban egy 5,2 nap keringési idejű (azaz a GJ 436b-vel nagyjából 2:1 keringési rezonanciában lévő) planéta jelenlétével magyarázható. A radiálissebesség-görbék új elemzése révén (figyelembe véve a meghatározott keringési periódust, az inklinációt és az excentricitást) a feltételezett bolygó minimális tömegére 4,7±0,6 földtömeg (illetve a két bolygó pályája közötti, mintegy 15 fokos relatív inklinációra való korrigálás után 5,0±0,6 földtömeg) adódott. Az eredmények alapján ez lehet az eddigi legkisebb tömegű, fősorozati csillag körül keringő exobolygó (az eddigi rekorderek becsült tömege 5 és 6 földtömeg közé esik).
Fantáziakép egy vörös törpe rendszerében lévő "szuper-Földről", és hipotetikus holdjáról (D. A. Aguilar, CfA)
Az eredmények megerősítéséhez a csillagászok további átvonulások megfigyelését tervezik a Spitzer infravörös űrtávcsővel, amely kellő bizonyítékokkal szolgálhat a planéta létének végső igazolásához. Az új bolygó felfedezése megerősíti azt a képet, mely szerint vörös törpecsillagok körül gyakran alakulhatnak ki Neptunuszra, vagy "szuper-Földekre" emlékeztető méretű kísérők. Ezenkívül egy új, hasznos metódus, a súroló fedést mutató tranzitbolygók megfigyelésének lehetősége is bekerült a Föld testvérei utáni rendkívül intenzív kutatások módszertani repertoárjába.
Az eredményeket részletesen taglaló szakcikk az Astrophysical Journal áprilisi számában jelent meg.
Forrás: arxiv.org/0801.3230v2
Kapcsolódó cikkeink:
