Dávid és Góliát fordított szerepben: központi csillagánál hétszer nagyobb bolygójelöltet fedeztek fel egy fehér törpe körül

9166

Jupiter-méretű exobolygót fedezhettek fel a WD 1856+534 fehér törpecsillag körül. Egy élete végéhez közeledő csillagban olyan heves folyamatok zajlanak, amelyek nagy valószínűséggel bármilyen bolygót eltávolítanának a közeléből. A NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), illetve a már nyugdíjazott Spitzer-űrteleszkóp méréseinek segítségével bukkantak az első lehetséges exobolygóra, amely közel kering egy fehér törpéhez. A fehér törpecsillagok Naphoz hasonló, kis tömegű csillagok maradványai, anyaguk roppant sűrű, méretük viszont ehhez képest kicsi – a Földnél körülbelül 40%-kal nagyobbak.

A WD 1856 b jelű objektum nagyjából hétszer nagyobb a fehér törpénél, amelyet 34 óránként kerül meg; ez több mint 60-szor gyorsabb, mint a Merkúr Nap körüli keringése. Egy fehér törpe kialakulásához vezető folyamatok elpusztítják a közeli bolygókat, később pedig bármi kerüljön is túl közel, általában a csillag hatalmas gravitációs vonzása széttépi; a most felfedezett bolygójelölt azonban valahogy mégis épségben megúszta. A felfedezést bemutató, Andrew Vanderburg kutatóprofesszor vezette tanulmány a Nature rangos nemzetközi tudományos folyóiratban jelent meg.

A Jupiter-méretű lehetséges bolygójelölt WD 1856 b egy fehér törpecsillag körül kering, amelyet 36 óránként kerül meg, és mintegy 7-szer nagyobb nála. (NASA Goddard Space Flight Center)

A TESS közel egy hónapon át figyeli az égbolt egyes szeleteit, amelyeket szektornak nevezünk. A hosszú megfigyelési időnek is köszönhetőek exobolygófelfedezései, amelyeket a csillaguk előtt való áthaladásuk okozta apró fényességcsökkenésből vesz észre. A WD 1856 b tőlünk körülbelül 80 fényév távolságra, a Draco csillagképben található. A körülbelül 18 000 km átmérőjű, csendes, hűvös fehér törpecsillag egy távoli hármas csillagrendszer tagja, korát pedig 10 milliárd év körülire becsülik.

Amikor egy Naphoz hasonló csillag kifogy rendelkezésre álló energiakészleteiből, méretének több száz-, több ezerszeresére fúvódik fel, hűvösebb vörös óriáscsillaggá alakulva. Idővel leveti magáról külső gázrétegeit, így teljes tömegének akár 80%-át is elveszítheti; a visszamaradó forró mag pedig a fehér törpecsillag. A csillaghoz közeli objektumokat legtöbbször elnyeli vagy felégeti eközben, mostani pályáján pedig a WD 1856 b potenciális exobolygóra is ez a sors várt volna. Mivel épségben van, Vanderburg és kutatótársainak számításai szerint a jelen helyzetétől legalább 50-szer messzebbről kell származnia.

A fehér törpék kialakulása után idővel távolabbi kis égitestek mint aszteroidák vagy üstökösök kerülhetnek hozzájuk egyre közelebb. Többnyire viszont törmelékkorongként végzik, ahogy a csillag gravitációja széttépi őket. Habár láttak már arra utaló jelet, hogy közelebb sodródhatnak bolygók is, de ez az első alkalom, hogy úgy tűnik, egy exobolygó túlélte az utat.

A kutatócsoportnak több ötlete is van arra, mik alakíthatták ki a WD 1856 b kezdetben elliptikus pályáját, amely idővel egyre inkább kör alakúvá vált a csillag gravitációs vonzása miatt. A legvalószínűbb az, hogy több Jupiter-méretű test keringhetett közel a WD 1856 b mostani pályájához, és ezek gravitációs hatásai lökhették beljebb a csillaghoz. Más elméletek szerint a rendszerben keringő másik két csillag, a G229-20 A és B jelű vörös törpék évmilliárdokon át ható gravitációs vonzása, illetve más, közel elhaladó csillagok perturbálhatták meg a rendszert. Vanderburg csoportjának véleménye szerint azonban ezek kevésbé valószínűek, mert a többes exobolygórendszerhez képest jóval több finomhangolásra van szükség ugyanazon végeredmény eléréséhez.

A Jupiter-méretű objektumok tömege hatalmas skálán változik, néhány földtömegtől kezdve akár bolygónk tömegének ezerszeresét is elérő, kis tömegű csillagok is lehetnek. Meg kell még említenünk a barna törpéket is, amelyek éppen a bolygók és csillagok közötti elválasztóvonal közelében egyensúlyoznak. Egy objektum tömegét legtöbbször radiálissebesség-méréssel állapítják meg, ebből már az összetételére és tulajdonságaira is következtethetünk (ez is segít kideríteni, hogy exobolygót, barna törpét vagy kis tömegű csillagot észleltünk). Ilyenkor azt figyelik meg, hogyan változtatja a csillag mozgását a körülötte keringő objektum, illetve ez milyen mértékű vöröseltolódást okoz a csillag fényében. A WD 1856 b esetében azonban a fehér törpe már annyira idős, hogy a kibocsátott fénye túl halvány és jellegtelen a kimutatható változásokhoz.

Ezért a fenti módszer helyett, nyugdíjazása előtt néhány hónappal a Spitzer-űrteleszkóppal figyelték meg infravörös hullámhosszon a rendszert. Ha a WD 1856 b egy barna törpe, vagy kis tömegű csillag, akkor maga is bocsát ki infravörös fényt; a csillaga előtt áthaladva tehát fényesebb lenne a teljes rendszer, mintha bolygóként kitakarná a fehér törpe fényét. A Spitzer adatait látható fényben végzett vizsgálatokkal összevetve nem találtak kimutatható különbséget. A fehér törpe korát, illetve a rendszerről ismert információkat figyelembe véve jutottak arra a következtetésre, hogy a WD 1856 b nagy valószínűséggel a Jupiternél 14-szer nagyobb exobolygó.

Egyelőre nincs bizonyíték rá, de nem kizárható, hogy bujkálnak még felfedezetlen bolygók a rendszerben. Ha egy bolygó keringési periódusa hosszabb, mint amennyi ideig a TESS megfigyeli az adott szektort, előfordulhat, hogy épp nem lát fedést. A fehér törpe emellett annyira apró, hogy a rendszerben távolabb keringő bolygók tranzitos felfedezésének csekély az esélye.

Körülbelül 12-13 milliárd éves fehér törpecsillagok az M4 jelű gömbhalmazban (kékkel bekarikázva). (NASA és H. Richer (University of British Columbia), földi felvétel: NOAO/AURA/NSF)

Egy fehér törpéhez ennyire közel keringő bolygó felfedezése a hasonló helyzetben levő kőzetbolygók kutatásának kérdését is felvetette. Tegyük fel, hogy a WD 1856 b helyzetében egy Föld-méretű bolygó kering, aminek víz lehet a felszínén. Az elképzelt mérés szimulációiból arra jutottak, hogy a NASA készülő James Webb-űrteleszkópja egy ilyen elképzelt bolygó légkörében ki tudná mutatni a vizet és a szén-dioxidot.

Ami még ennél is kecsegtetőbb, hogy különböző, potenciálisan biológiai aktivitásra mutató gázok kombinációit is észlelni tudná. A WD 1856 b felfedezése azt mutatja, hogy a bolygók valahogyan mégis át tudják vészelni a fehér törpék kaotikus kialakulását. Ha megfelelőek a körülmények, ilyen bolygókon az életet lehetővé tevő állapotok még a Föld megjósolt élettartamánál is hosszabb ideig fennállhatnak. Ez a felfedezés sok új lehetőséget tár elénk eme öreg csillagmagok körül keringő világok kutatására.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás