Óriás bolygó vagy törpe csillag?

1054

Az első Naprendszeren kívüli bolygót 12 éve fedezték fel, azóta az ismert bolygók száma megközelítette a 250-et. Egyelőre az igen nagy tömegű, a központi csillaghoz igen közel keringő "forró Jupiterek" felfedezése a legkönnyebb, így az ismert exobolygó-jelöltek többsége ilyen égitest. Ezek a bolygók olyan nagy tömegűek, hogy gyakran kétséges, bolygók-e egyáltalán, vagy inkább barna törpe "csillagok".

 Így nézhet ki egy forró Jupiter…

A barna törpék olyan, "normál" csillagoknál kisebb égitestek, amelyek a csillagokhoz hasonlóan egy csillagközi felhő összehúzódásával jöttek létre, de tömegük nem elegendő a magbéli hidrogénfúzió elindulásához. A csillagoktól relatíve könnyű őket megkülönböztetni, hiszen kb. 80 jupitertömeg fölött a fúzió elkerülhetetlenül megindul, és az égitest a csillagok fősorozatára kerül. Az óriás bolygók és a barna törpék elhatárolása nehéz, de fontos kérdés, amelyben még nem alakult ki végleges konszenzus.

 …és így a barna törpe kettős az ε Indi csillag körül. A bal alsó sarokban a két törpe fotója látható.

A bolygók definíciószerűen olyan, csillagoknál kisebb tömegű égitestek, amelyek csillagok körüli protoplanetáris korongban alakultak ki. Elvileg a különböző kialakulás (felhőmagban? – korongban?) alapján egyértelműen elkülönül a két égitesttípus. A kialakulás folyamatát azonban ma már nehéz meghatározni, hiszen ehhez olyan közvetett jeleket kell találnunk a jelenleg látható égitestekben, amelyek egyértelműen megmutatják a kialakulás mikéntjét. Az sem segíti a megfigyelést, hogy a kétséges esetben ezek a sötét égitestek egy fényes csillaghoz közel keringenek…

Korábban úgy tűnt, a tömeg megfelelő állapotjelző lehet. A csillagokat kísérő égitestek darabszáma a tömeg növekedésével egyenletesen csökkent kb. 13 jupitertömegig. Kb. 20 jupitertömegig nem is nagyon ismertünk további égitesteket, majd 20 jupitertömeg fölött ismét növekedni kezdett az égitestek száma. Az üres tartomány a "barna törpe sivatag" néven vált ismertté, és megalapozta azt az elkülönítést, hogy a 13 jupitertömeg alatti égitestek óriásbolygók, az e fölöttiek pedig barna törpék.

További exobolygók felfedezésével azonban a barna törpe sivatag benépesült, és megjelentek a "gyanús" égitestek, a nagyobb tömegű óriásbolygók és a kisebb tömegű barna törpék is.  Nyilvánvaló, hogy a bolygók és a barna törpék tömege között átfedés van, így elkülönítésükhöz egyéb tulajdonságokat is figyelembe kell venni.

A Naprendszer nagyobb bolygói (korongok), az ismert fedési exobolygók (szürke háromszögek), néhány kis tömegű barna törpe (piros keresztek), valamint egymilliárd éves bolygók elméleti tömegsugár-relációi meghatározott összetétel mellett, 0,1 Cs.E. távolságra a központi csillagtól (vonalak).

A legfontosabb tulajdonság a héliumnál nehezebb elemek ("fémek") gyakoriságának vizsgálata lehet. Ha a kis tömegű égitest egy csillag körül alakul ki, a fiatal csillag sugárzása a korongból hatékonyabban kifújja a könnyű elemeket, így a korongban keletkező égitest fémtartalma nagyobb lesz, mint a csillagé. Ezt közvetlenül megmérni szinte lehetetlen; azonban az átmérő alapján lehet rá következtetni: a nagyobb fémtartalmú égitest kisebb sugarú, adott hőmérséklet mellett kisebb luminozitású, és – fedési rendszer esetén – tranzitba lépése rövidebb ideig tart, amelyek mind megfigyelhető paraméterek. Hasonlóan, a bolygók anyagának tömeg szerinti ülepedése szintén a kisebb átmérő irányába vezet, ellentétben a teljesen konventív barna törpékkel, ahol az ülepedés a konvekció miatt nem jöhet létre. Végül pedig a csillagtól való távolság is informatív lehet: a korong mérete nem lehet tetszőlegesen nagy, és a sűrűsége kifelé csökken, ebből következőleg nem alakulhatnak ki óriásbolygók a csillagtól nagyon távol. A már kialakult óriásbolygók a korong viszkozitása miatt a csillag felé vándorolnak, így ma közelebb figyelhetjük meg őket, mint ahol létrejöttek. Ezzel ellentétben a barna törpék befogása nagyobb csillagtávolságok esetén is lehetséges, és a csillagtól átlagosan messzebb számíthatunk rájuk.

Vagyis egy nagy tömegű kísérő természetének vizsgálatakor egyszerre kell tekintettel lenni annak tömegére, csillagtól való távolságára, fémtartalmára, luminozitására és sugarára, és a fejlődési hatások miatt figyelembe kell venni a rendszer korát is. Nem véletlen, hogy egy-egy adott rendszer valódi természetének felderítése nehéz feladat, amelynek a megoldásához a precíz és érzékeny mérések mellé részletes elméleti megfontolásokra is szükség van.

Hozzászólás

hozzászólás