Vízpárát talált a James Webb: a kőzetbolygó vagy a központi csillag a jelek forrása?

3118

Az élvonalbeli csillagászati kutatások jelentős része foglalkozik az élet világegyetembeli kialakulásához szükséges körülmények vizsgálatával. Ilyen jellegű kutatások állnak a James Webb-űrtávcső számos programjának fókuszában is. Minthogy jelenleg még csak egyetlen példát, a földi élet létrejöttét ismerjük, a szakemberek egyetértenek abban, hogy a földönkívüli élet nyomai után olyan, a Földhöz hasonló kőzetbolygókon érdemes leginkább kutatni, amelyeken saját otthonunkhoz hasonló hőmérsékleti viszonyok uralkodnak. Az ilyen bolygók felszínén folyékony halmazállapotban létezhet a víz, légkörükben pedig vízpárát is kell találnunk.

Abban is egyetértenek a csillagászok, hogy az élet számára legalkalmasabb gazdacsillagok a saját Napunkhoz hasonlóak lehetnek, hiszen ezek 10 milliárd év körüli élettartama hosszú, nyugodt feltételeket biztosít a bolygón esetleg szárbaszökkenő élet fejlődése számára. Noha a Napnál kisebb tömegű vörös törpecsillagok a leggyakoribbak a világegyetemben, és stabil életszakaszuk még a Napunkénál is lényegesen hosszabb ideig tart, ám ezek, a mi csillagunknál valamivel hűvösebb égitestek erős mágneses aktivitást mutatnak.

Fantáziarajz a GJ 486 jelű vörös törpecsillag körül keringő GJ 486b jelű kőzetbolygóról, amit a csillagászok gyanúja szerint vízpárát is tartalmazó légkör övezhet. Forrás: NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted (STScI).

Mivel a vörös törpecsillagok bolygóikra gyakorolt besugárzása lényegesen gyengébb a Napénál, így ezek lakhatósági zónája – ahol a hőmérsékleti viszonyok a felszíni folyékony víz jelenlétét megengedik – jóval közelebb húzódik a csillaghoz. Ezeknek a csillagoknak, főleg fiatal korukban kifejtett erős mágneses aktivitása pedig olyan intenzív ultraibolya- és röntgensugárzással bombázza a közelében található kőzetbolygókat, ami akár teljesen elerodálhatja, megsemmisítheti e bolygók légkörét.

A bolygótudomány egy fontos nyitott kérdése, hogy vajon ezek a bolygók képesek-e megőrizni, esetleg újraépíteni a légkörüket addig, amíg a központi csillaguk fiatalkori zabolátlansága megszelídül. Erre a kérdésre keresték a választ a csillagászok, amikor a James Webb-űrtávcsővel a GJ 486b jelű exobolygót tanulmányozták. Ez az égitest jóval a csillag lakhatósági zónáján belül kering, felszíni hőmérséklete 430 °C, az űrtávcső közeli infravörös hullámhossztartományban működő NIRSpec spektrográfja mégis vízpára jelenlétét mutatta a rendszerben. Ha ez a vízpára a bolygóhoz tartozik, akkor megállapítható, hogy még az említett perzselő forróság mellett is képes lehet egy kőzetbolygó légkört fenntartani egy vörös törpecsillag mellett.

Noha vízpára jelenlétét már sikerült korábban Naprendszeren túli gázóriásokon kimutatniuk a csillagászoknak, kőzetbolygók légkörében eddig még nem találtak vizet. Ez a felfedezés így komoly áttörést is jelenthet, ám vannak még tisztázatlan kérdések. A vizsgálatban résztvevő kutatók is hangsúlyozzák, hogy egyelőre nem tisztázott a vízpára rendszerbeli eredete. Ez a vegyület a hűvös központi csillag még hűvösebb foltjaiban is létrejöhet, így az észlelt jel származhat a csillagból is.

Még a gyakorlott szem számára is merésznek tűnő modellillesztés a James Webb-űrtávcső infravörös spektroszkópiai méréseihez (kék modell: vízgőz a bolygó légkörében; sárga modell: vízgőz a csillagfoltokban; fehér adatpontok: az űrtávcső tényleges mérései). Az minden esetre nyilvánvalóan látszik az ábrán, hogy az eddigi mérések nem tudnak különbséget tenni a vízpára kétféle eredete között. Forrás: NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted (STScI).

A GJ 486b sugara mintegy 30 százalékkal nagyobb mint a Földünké, tömege pedig háromszor több, így a légkör megtartásáért felelős felszíni gravitációja is erősebb a földinél. A központi vörös törpecsillagot másfél nap alatt kerüli meg a bolygó, közelsége miatt pedig feltehetően kötött keringésű, vagyis mindig ugyanazt az oldalát fordítja a csillag felé, rajta állandó nappali és állandó éjszakai területek találhatók.

A bolygó keringése során rendszeresen elhalad a csillag korongja előtt, a Földről megfigyelhető tranzitokat okozva a csillag fényességében és színképében is. A tranzit során a bolygó légkörén átszűrődő csillagfény jellegzetes változásokat szenved, ezt igyekeztek a csillagászok kihasználni a James Webb-űrtávcső megfigyeléseinek megfelelő időzítésével.

A csillag tevékenysége folyamatosan erodálja az atmoszférát, így ha ennek a bolygónak valóban van légköre, annak folyamatos utánpótlásra van szüksége, például a bolygó belsejéből, vulkanizmus révén. Ha a vízpára valóban légkör jelenlétére utal, a csillagászoknak további megfigyelésekkel kell megállapítaniuk annak sűrűségét. A légkör esetleges jelenléte a csillag besugárzásából származó hőt is átcsoportosítja, így a Webb további méréseivel ezt is vizsgálni tervezik a kutatók.

Ez tehát egy jelenleg is folyamatban lévő kutatási program, amiből további érdekességekre számíthatunk a közeljövőben.

Forrás: NASA/ESA/CSA

Hozzászólás

hozzászólás