Szénnél feketébb exobolygó

706

A TrES-2b jelű planétát a
TrES-konzorcium (Trans-Atlantic Exoplanet Survey) fedezte fel öt
évvel ezelőtt, fedési módszerrel. A rendszer szerencsés módon
éppen a NASA 2,5 éve működő Kepler-űrtávcsövének rögzített
látómezejébe esik, így lehetőség nyílt az égitest
jellemzőinek nagyon pontos meghatározására. A Kepler publikus
adatait David Kipping (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
és David Spiegel (Princeton Egyetem) analizálta, és azt találták,
hogy a gázóriás a ráeső fény túlnyomó részét elnyeli,
vagyis meglepően sötét. A kutatók eredményeikről a Monthly
Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban számoltak
be.

A csillaga körül alig 5 millió kilométer sugarú pályán kötötten keringő jupiterméretű exobolygót a központi égitest sugárzása mintegy ezer fokra hevíti. A magas hőmérséklet azonban azzal is jár, hogy az atmoszférájában emiatt nincsenek fényvisszaverő felhők – például a Jupiter esetében a fényes ammóniafelhők a légkörre eső napsugárzás több mint harmadát visszaverik -, ráadásul nagyon gazdag a fényt hatásosan elnyelő nátrium- és káliumgőzökben, ami szintén hozzájárul az extra "sötétséghez". David Spiegel szerint ennek ellenére még nem pontosan tisztázott a nagyon kicsi albedó oka. A bolygó persze nem is abszolút koromfekete, hiszen forrósága miatti sugárzása okán enyhe vörös parázslást mutat, mint egy izzó fadarab, vagy az elektromos sütők fűtőszálai. A TrES-2b egyébként első pillantásra hasonlít
a Jupiterhez, tömege 25, sugara 17%-kal haladja meg a „Naprendszer
Királyának” megfelelő adatait. A hasonlóságok azonban itt
véget is érnek. A TrES-2 kísérőjének keringése kötött, tehát
mindig ugyanazon oldalával fordul csillaga felé, 2,47 nap alatt
kerülve meg azt. Ez mindössze 0,036 Cs. E. távolságot jelent,
ennek következtében egy tipikus „forró Jupiterrel” van dolgunk. A központi
csillag Napunk ikertestvérének tekinthető: tömege, sugara és
felszíni hőmérséklete a mérési hibán belül azonos a Napéval,
fémtartalma kicsit kevesebb, nagy bizonytalansággal ismert kora
pedig 5,1 milliárd évre tehető. A rendszer 750 fényévnyire
található a Sárkány (Draco) csillagképben.

A kutatók arra voltak
kíváncsiak, hogy a TrES-2b keringési periódusa alatt milyen
fényváltozások történnek a rendszerben, a felfedezést elősegítő
fedést (tranzitot) kivéve. (A másodlagos fedést, az ún.
okkultációt – amikor a bolygó eltűnik a csillag mögött – még
az extrém pontos Kepler-mérésekkel sem lehet kimutatni a TrES-2
esetében, az infravörös tartományban működő
Spitzer-űrtávcsővel azonban korábban már sikerült.) Ha a
csillag fénykibocsátása állandó, az összfényesség három különböző
ok miatt változhat: (1) ha a csillag alakja torzult a közeli bolygó
gravitációs hatásának okán, (2) relativisztikus hatások
eredményeképpen, (3) a bolygó fázisváltozása miatt. Az első
jelenségre éppen a Kepler-adatok szolgáltattak példát a HAT-P-7b
jelű, magyar vonatkozású fedési exobolygó esetében. A relativisztikus hatások kimutatása
egyelőre csak egzotikus kettőscsillagok esetén lehetséges. A
legnagyobb – de tipikusan még így is csak néhány százezred
résznyi – ingadozást a fázisváltozások okozzák a bolygó által
kibocsátott vagy visszavert fény mérhető mennyiségében. Ezt
űrtávcsövekkel már több exobolygónál sikerült megfigyelni,
így a CoRoT-1b, CoRoT-3b, HAT-P-7b és a Kepler-7b esetében.

A csillagászok a TrES-2b mintegy 150
ezer ultrapontos adatpontját használták a vizsgálatban, ezek 50
keringési periódust fednek le. Az adatokat 1 perces mintavétellel
rögzítették kb. 4 hónap alatt, a Kepler-misszió kezdetén (a méréseket természetesen folytatják az űrtávcső teljes működése
alatt, ezért további érdekességek és még pontosabb mérések
várhatók). A fényváltozás modellezésével azt találták, hogy
a TrES-2b-nél csak a fázisváltozás miatti fényingadozás
mutatható ki, viszont a jelenség mértéke igen csekély: mindössze
6,5 ppm-nyi (milliomodrész) eltérésről van szó! Ez arra utal,
hogy a bolygó a ráeső fény kevesebb, mint 1%-át veri vissza az
optikai hullámhossz-tartományban. A meglepő felfedezés
szemléltetésére a kutatók megjegyzik, hogy ennél még egy fekete
akrilfestékkel mázolt felület is több látható hullámhosszú
fényt tükröz vissza. Azt is hozzáteszik azonban, hogy ezzel
ellentétben a forró égitest infravörösben erősen sugároz

Fantáziarajz a TrES-2b exobolygóról, melynek a Sárkány csillagképben megfigyelhető GSC 03549-02811 katalógusjelű csillaga 750 fényévre van tőlünk. A bolygó a ráeső napfény kevesebb, mint 1 százalékát veri vissza.
[David A. Aguilar (CfA)]

David Kipping (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) szerint az eredmény nagy részben a szerencsének is köszönhető, hiszen a Kepler által vizsgált mezőbe három, már a felbocsátás előtt is ismert exobolygó esik, a TrES-2b, a HAT-P-7b és a HAT-P-11b, így lehetőség nyílt ezeket az űrteleszkóppal is tanulmányozni az 1 perces mintavételezésű üzemmóddal.

A TrES-2b extrém tulajdonságaiban a nátrium túlgyakorisága mellett a légkör magas titán-oxid szintje is szerepet játszhat, de Spiegel szerint még egyéb kémiai elemek is szóba jöhetnek. A felelősök pontos felderítéséhez azonban nagyfelbontású spektroszkópia szükséges, ami ebben az esetben igazi kihívást jelent majd. A szerzők számításai szerint
hasonlóan sötét (<10% fényvisszaverő képességű)
bolygólégkörök okozta fázisváltozás akár 3 Föld-sugárnyi
bolygóméret esetén is kimutatható, ha 6 év hosszúságú
Kepler-mérést veszünk alapul. Ez azt jelenti, hogy a vizsgálati
módszer hamarosan kiterjeszthető lesz a kisebb kőzetbolygókra is.
Az eredetileg 3,5 évre tervezett Kepler működésének esetleges –
az exobolygó-kutató és asztroszeizmológiai közösség által nagyon várt – meghosszabbításáról szóló
döntés ezekben a hetekben-hónapokban várható.

Forrás:

Kapcsolódó oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás