Túlélésre termett bolygók: ez vár a Földre is évmilliárdok múlva?

835

A
csillagától kellemes távolságra keringő Kepler-22 és a Föld és Vénusz méretű, de forró Kepler-20e és -20f bolygók bejelentése után mindössze pár nappal újabb izgalmas
bolygórendszer felfedezéséről adtak hírt a NASA
Kepler-űrtávcsövével dolgozó csillagászok. A Kepler által
eddig talált fedési exobolygókkal ellentétben a mostani égitestek
létezését nem a csillaguk előtt történő elhaladásuk árulta
el, hanem a róluk visszavert fény, ami a rendszer összfényességében
szinte elképzelhetetlenül kicsiny, alig több, mint néhány
milliomodrésznyi változást okoz. Ma egyedül a Kepler képes ezt a
parányi modulációt kimutatni az optikai hullámhossztartományban.
Az új bolygók egy vörös óriás fázison átesett csillag
maradványa körül keringenek, és a KOI 55.01 és KOI 55.02 nevet
kapták (KOI: Kepler Object of Interest).

A
halvány KIC 5807616 (KPD 1943+4058
vagy KOI 55) jelű
csillag egy un. B szubtörpe: Naphoz hasonló, idősebb csillag vörös
óriás fázison is átesett forró maradványa. Felszíni
hőmérséklete mintegy 28000 Celsius fok, fél Nap-tömegű, mérete
mindössze egyötöde a Napénak. Ezek a csillagok gazdag pulzációs
viselkedést mutatnak, ezért az objektumot a Kepler
Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorcium (KASC)
kutatói vették alaposan górcső alá Stéphane Charpinet
(University of Toulouse) vezetésével. Az elképzelés az volt, hogy
a csillagnak és hasonló típusba tartozó társai rezgéseinek
megfigyelésével a kutatók pontosíthatják ezen csillagok
szerkezetére és fejlődésére vonatkozó ismereteinket. Az eredeti
célkitűzés mellett azonban megfigyelték, hogy a KIC 5807616
csillag 5,8 és 8,2 órás periódusokkal állandó és szabályos
fényesedést-halványodást produkál.

A vörös
óriás fázist túlélő KOI.55.01 és KOI.55.02 bolygók művészi
ábrázolása (S. Charpinet, Univ. of Toulouse).

Miután
minden más eshetőséget sikerült kizárni, egyetlen magyarázatként
bolygókísérők jelenléte kínálkozott. A két égitest nagyon
közel, 750 ezer, illetve 1 millió km-re kering a
csillagmaradványtól. Keringésük kötött, vagyis mindig ugyanazt
az oldalukat fordítják a csillag felé. A Földről (pontosabban a
Nap körül keringő Keplerről) nézve azonban kimutatható a
megvilágított nappali oldal hozzájárulásának változása az
összfényességhez. A számítások azt mutatták, hogy a két
bolygó átmérője 0,76 és 0,87 Föld-átmérőnek felel meg, és
minden bizonnyal kőzetbolygókról van szó. Felszínükön azonban
kibírhatatlan, közel 8-9000 Celsius fokos hőmérséklet uralkodik.
A rendszer távolsága több mint 3800 fényév.

a)
A KIC
05807616 frekvenciaspektruma. A két függőleges vonal a két
bolygóra utaló frekvenciát jelöli. Köztük sokkal gyengébben,
egy hipotetikus 6,5 óra keringésű harmadik bolygóra utaló
változás is látszik, ezt azonban a jelenleg rendelkezésre álló
adatok alapján nem sikerült minden kétséget kizáróan igazolni.
b-c) A
KOI 55.01 és KOI 55.02 okozta fényességváltozás a keringésük
időegységében ábrázolva. Figyeljük meg a mindössze néhány
százezred résznyi változást!

A
különlegességek azonban itt nem érnek véget: a legérdekesebb
eredmény az új égitestekkel kapcsolatban az, hogy a csillag
kiterjedt, vörös óriás állapotában a bolygók a csillag
légkörén belül keringtek! Ez az állapot mintegy 18 millió évvel
ezelőttig tartott. Valószínű, hogy a planéták jóval távolabb,
nagyobb méretű gázbolygóként kezdték pályafutásukat, majd
beljebb sodródtak a csillag légkörével történt kölcsönhatás
következtében. Amit most látunk, az a külső burkuk elpárolgása
révén előbukkant lecsupaszított maradványuk, a gázbolygók
mélyén szinte minden esetben megbújó kőzetmag. Ha ez igaz, akkor
nem csak a planéták sínylették meg a találkozást: a két bolygó
a csillag burkának eltávolításában is hatékonyan segédkezett
gravitációs hatásuk révén. A legtöbb B szubtörpe szoros
kettőscsillag, és a csillagászok a csillagkísérőket okolták a
felfúvódó csillag tömege jelentős részének elszippantásáért.
Azonban a KIC 5807616 esete azt mutatja, hogy a csillag közelébe
jutó bolygók éppoly hatékony katalizátorok lehetnek a
tömegvesztésben, mint a csillagok. Más elképzelések szerint a
bolygók a vörös óriás fázist követően jöttek létre. Mint a
kutatók megjegyzik, ha forgatókönyvük bebizonyosodik, akkor a
felfedezés a bolygóknak a csillagok fejlődésére gyakorolt
meglepően erős, közvetlen befolyását mutatja.

A
különleges rendszer a Nap-Föld kapcsolatra nézve is új
információval szolgál: mintegy 5 milliárd év múlva Napunk –
fejlődése következtében – több százszorosára puffad, miközben
bekebelezi a belső kőzetbolygókat, köztük valószínűleg a
Földet is. Eddig azt gondoltuk, hogy ez a „kaland” a bolygók
végzetét jelenti. Most a „túlélő” KOI 55-01 és -02
bolygópáros példája nyomán újra kell gondolnunk ezt az
elképzelést is. A Nap azonban kissé másképp fejlődik majd, nem
utolsósorban azért, mert a naprendszerbeli bolygók kis tömege nem
befolyásolja a Nap tömegvesztését. Az eredmény szép példája
annak, hogy milyen szoros kétirányú kapcsolat lehet egy csillag és
bolygókísérői között, de arra is rávilágít, hogy a bolygók
és a csillagok jobb megismerése csak egyszerre lehetséges, és ez
a szimbiózis gyümölcsözően hat mindkét területre.

Az eredményeket részletező cikk a
Nature december 22-i számában jelent meg.

Forrás: S. Charpinet, G. Fontaine, P. Brassard és mtsai: A compact system of small planets around a former red-giant star, Nature, 480, 496, 2011

Hozzászólás

hozzászólás