Talán a Tatooine-hoz hasonló csillagrendszerekből lökődtek ki a magányosan kóborló vándorbolygók

4539

A legtöbb Star Wars-rajongó bizonyára ugrálna örömében, ha megtudná, hogy a csillagászatban is használatos a Tatooine elnevezés azokra az exobolygókra, amelyek egy kettős csillagrendszer körül keringenek, csakúgy, mint Luke Skywalker ikernaplementés szülőbolygója. Nemrég fény derült arra az érdekességre, hogy a Tejútrendszerben anyacsillag nélkül, magányosan kóborló vándorbolygók (rouge planet) egy része valószínűleg ilyen Tatooine-rendszerekből szakadt ki.

A legújabb kutatások szerint tehát ezeket a vándorbolygó néven ismert, a szülőcsillagukról leválasztott, magányosan sodródó kozmikus árvákat kettős csillagrendszerek lökték ki magukból. Ámde van egy csavar a történetben, éspedig nemcsak átvitt értelemben, hanem a szó szoros értelmében is! Egy kutatócsoport szerint a vándorbolygókat olyan „csavart csillagrendszerek” vetik ki magukból, amelyekben a bolygók pályasíkja nem egyezik a csillagok egymás körüli keringésének síkjával, hanem azzal bezár valamekkora szöget.

Egy csavart csillagrendszerből kilökődő vándorbolygó művészi ábrázolása. (Forrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Robert Lea (Canva).)

Távcsöveink fejlődésével igencsak megugrott az észlelt vándorbolygók száma, olyannyira, hogy a csillagászok úgy gondolják, hogy galaxisunkban, a Tejútrendszerben több ilyen szabadon úszó bolygóárva van, mint Naprendszerhez hasonló csillagrendszer, amelyben a bolygók szabályos, sík pályán keringenek központi csillaguk körül. Nemrég kimutatták, hogy galaxisunkban körülbelül 1014, a csillagrendszerétől eltávolodva sodródó vándorbolygó is kóborolhat, az újonnan felfedezett csavart csillagrendszerek pedig megmagyarázhatják, hogy miért van belőlük ilyen sok.

Egy Naprendszerhez hasonló csillagrendszerben a bolygók 1 csillag körül keringenek, az azonban szintén ismert tény, hogy a két, vagy több csillagból álló csillagrendszerek is igencsak gyakoriak: az ismert csillagoknak több mint az 50%-a kettős, vagy többes rendszerben fejlődve éli le életét. Az pedig szinte természetesen adódik, hogy az ilyen csillagrendszerek körül is kialakulnak bolygók. Már régóta ismert, hogy a bolygókeletkezés a csillagkeletkezésnek mintegy mellékterméke: a bolygók a csillag körüli gáz- és porfelhőből alakulnak ki különféle asztrofizikai folyamatokkal. Az azonban még nyitott kérdés, hogy egy adott csillag körül hány bolygó alakul ki, mégpedig azért, mert nem lehetünk biztosak abban, hogy hány bolygótest lökődött ki a rendszerből, jeges és sötét, a csillagától fényt és hőt nem kapó vándorbolygóként az űr csendjében való sodródásra kárhoztatva.

„A vándorbolygók számának pontos meghatározása segíthet helyre raknunk a puzzle utolsó darabját”. – mondta a kutatás vezetője, majd elmagyarázta azt is, hogy ezeknek a bolygóknak a keringési síkja nem feltétlenül egyezik azzal a síkkal, amelyen a kettős rendszer tagjai keringenek egymás körül. Ezeket a szaknyelv ferde bolygóknak nevezi, kutatásuk pedig segíthet megfejteni a vándorbolygók keletkezésének rejtélyét.

Kilökődött bolygók

A kutatók szerint az árván maradó vándorbolygókat ugyanazok a folyamatok hozzák létre, mint a később a csillagrendszerükhöz stabilan kötődő bolygókat. A csillagok sűrű csillagközi por- és gázfelhők összeomlásával keletkeznek, amelynek során nem szippantják magukba a felhő egészének anyagát, hanem annak egy része protoplanetáris korongként megmarad körülöttük. Ennek a korongnak a környezeténél sűrűbb régiói bolygókká omlanak össze, és ilyen módon kialakul a csillag bolygórendszere. A bolygók fejlődésének későbbi szakaszai azonban igencsak kaotikusnak mondhatóak, és könnyedén megeshet, hogy a rendszerben keringő testek gravitációs kölcsönhatásainak következtében egy-egy bolygó kilökődik a rendszerből.

Bizonyos elméletek szerint ilyesmi a Naprendszer fejlődésének korai fázisában is megtörtént: talán eleinte létezett egy ötödik óriásbolygónk is a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz mellett, ám a bolygófejlődés egy instabil korszakában ez az ötödik bolygó a többi óriásbolygóval való gravitációs kölcsönhatásainak eredményeként száműzetett a Naprendszerből.

Egy csavart csillagrendszer két, a csillagok egymás körüli keringési síkjától különböző síkban keringő bolygóval. (Forrás: Robert Lea (Canva).)

A vándorbolygók keletkezésének lehetséges mechanizmusait kutató csoport azonban nem a Naprendszer egyszerűnek mondható csillagrendszerének vizsgálatára koncentrált, hanem annál jóval bonyolultabb, kettős csillagrendszereket, úgynevezett Tatooine-okat vizsgált.

A három vagy több csillagból álló rendszerek vizsgálata jóval bonyolultabb az egyszerű kéttestproblémánál. A többes rendszer tagjai között fellépő dinamikai hatások felboríthatják a bolygók keringésének szabályosságát. Emellett természetesen a rendszer bolygói is kölcsönhathatnak egymással, megzavarva egymás nyugalmát. A kutatócsoport szimulációk futtatásával vizsgálta azt a lehetőséget, amikor a kettőscsillag körül keringő bolygók keringési síkja valamelyest eltér attól a síktól, amelyben a két csillag egymás körül kering. A kísérlet során többféle pályahajlást, bolygók közötti távolságot, illetve bolygótömeget adtak meg a szimulációs kódnak oly módon, hogy a rendszerben mindig volt egy olyan bolygó, amelynek jóval nagyobb a tömege a többinél.

„Arra a következtetésre jutottunk, hogy a Jupiterhez hasonló, nagy tömegű bolygók megzavarhatják a kisebb bolygók pályáját, és akár ki is lökhetik őket a rendszerből. Ez akkor történhet meg, amikor két bolygó közel kerül egymáshoz, vagy amikor rezonancia lép fel a keringésükben.” – magyarázta a kutatásvezető.

Illusztráció egy jeges és sötét vándorbolygóról, amely elszakadt szülőcsillagától. (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center.)

Korábban olyan rendszereket is vizsgáltak, amelyben két, Jupiterhez hasonló tömegű bolygó kering egy egyedüli csillag körül. Ennek eredményeként kiderült, hogy ha ez a két bolygó közelebb van egymáshoz, mint a Nap-Föld távolság fele, akkor a rendszer instabillá válhat. A mostani, új kutatás azt is megmutatta, hogy abban az esetben, amikor egy kettős csillagrendszer tagjai körül kering egy nagy tömegű, és több kis tömegű bolygó, nem kell ennyire megközelítenie a nagyobb bolygót a kisebb bolygónak ahhoz, hogy az okozott instabilitások miatt kidobódjon a rendszerből. Ez az igencsak meglepő felfedezés rávilágított arra, hogy a ferde Tatooine-rendszerekből jóval több kis méretű bolygó kilökődhetett, mint azt korábban gondoltuk. Az új elmélet tehát magyarázatot adhat a Földhöz hasonló méretű vándorbolygók igen nagy számára a Tejútrendszerben.

A kutatócsoport új eredményein felbuzdulva további mechanizmusokat keres a vándorbolygóknak a csillagrendszerükből történő kilökődésének megmagyarázására. Az itt leírt tanulmány az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban jelent meg.

A cikk forrása: https://www.space.com/twisted-tatooine-planets-binary-system-rogue-worlds

Hozzászólás

hozzászólás