Nem minden gázóriás-kezdemény, ami fénylik

3024

A nemrégiben készített felvételek azt bizonyítják, hogy az LkCa 15 jelű csillag körül nem keringenek fiatal gázóriások, mint ahogy korábban hitték.

A fiatal csillag korábbi vizsgálatai arra utaltak, hogy az őt körülvevő por- és gázkorongban bolygók formálódnak.* Az LkCa 15 katalógusjelű csillag nagyjából olyan idős, mint a Nap volt, amikor a Jupiter és a Szaturnusz kialakult, így a vizsgálatával betekintést nyerhetünk a bolygórendszerek kialakulásának folyamatába. A hawaii Subaru teleszkóppal végzett legújabb megfigyelések pontosították a korábbi elképzeléseket, sőt, most kérdésessé is váltak az eddigi felfedezések. Úgy látszik, a Naprendszeren kívüli bolygókezdemények utáni kutatás még nehezebb, mint gondoltuk.

A Sky & Telescope magazin egyik 2012-es számának borítója, amely a formálódó bolygórendszerrel foglalkozott. A legújabb kutatások szerint a rendszerben nincsenek gázóriás-kezdemények.

A bolygók kialakulásuk során port és gázt vesznek fel, így a pályájuk nyomán egy rés alakul ki a csillagukat körülvevő korongban. Az LkCA 15 por- és gázkorongjában találtak egy rést, így valószínűsíthető volt, hogy bolygók alakulnak ki a csillag körül. Az interferometriai és képalkotó technikával végzett vizsgálatok arra utaltak, hogy három gázóriásról van szó (LkCa 15b, c és d). A becslések szerint mindhárom nagyobb volt, mint a Jupiter. „Először állíthattuk égitestekről, hogy bolygókezdemények.” – mondja Thayne Currie (NASA-Ames Research Center), az Astrophysical Journal Letters folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője.

Az LkCa 15 vizuális megfigyelése még a hatalmas, 8,2 méteres Subaru teleszkóppal is rendkívül nehéz. Nagyjából 500 fényévre van tőlünk, és a látható fénye nagyon gyenge. A csillagászok ezért speciális üzemmódban (sparse aperture masking) használták a műszert, de még így is nehéz volt megkülönböztetni a lehetséges bolygókról érkező fényt a korong anyagáról visszaverődőtől.

Az LkCa 15 rendszerről készült 2011-es felvételen látszik, ahogy a külső korong (narancssárga) körülveszi a középen kitakart csillagot (sötétbarna kör). A csillag megvilágítja a korong egy részét. A korong belső határa és a csillag között egy 50 csillagászati egység (7,5 milliárd kilométeres) nagyságú rés látszik. (Forrás: Subaru teleszkóp)

A legújabb kutatások során két új eszközt is használtak, hogy részletesebb képeket kapjanak az LkCa 15-ről: a Subaru SCEXAO extrém adaptív optikáját, valamint a CHARIS spektrográfot. A SCEXAO egy deformálható tükörből és egy gyors, ultraérzékeny kamerából áll. A tükröt mozgató 2000 kis motor korrigálja a földi légkör miatt elmosódó képet. A SCEXAO által készített éles képet a CHARIS dolgozza fel, így kapjuk meg az LkCa 15 közelében lévő fényforrások spektrumát.

Currie és munkatársai rájöttek, hogy a fény nagy része a korong egy másik összetevőjéből, a csillag körül elhelyezkedő, kiterjedt, ívszerű struktúrából származik. Ennek a fényessége megegyezik a korábban a bolygókezdeményeknek tulajdonított objektum fényességével. A kutatócsoport tovább vizsgálódott: átnézték a Keck Obszervatórium 2009 és 2017 között rögzített adatait. „A Keck adatai azt mutatják, hogy az ív a megfigyelés nyolc éve alatt végig változatlan volt.” – mondja Currie. „Ha itt a korong helyett bolygók lennének, a keringésük miatt a fényív elfordult volna.”

Az ábra az LkCa 15 körüli protoplanetáris korong elhelyezkedését mutatja. A Subaru teleszkóp képein 2011-ben csak a külső korongról visszaverődő fény látszott (sárga). A belső porkorong átmérője, ami a kiemelt képen látható (jobbra fent) a földpálya átmérőjének csupán egyhatoda. A belső és a külső korong közötti nagy rést, amely ötvenszer nagyobb a földpálya átmérőjénél, valószínűleg néhány újszülött bolygó alakította ki, de az új kutatások szerint ezek a bolygók kisebbek, mint korábban gondolták. (Forrás: MPIA / Christian Thalmann)

„Hogy pontosak legyünk, egyelőre az LkCa 15 b, c és d-hez hasonló bolygók létezését zártuk ki. Úgy gondolom, elég egyértelmű, hogy a csillag körül vannak bolygók, csak halványabbak, mint korábban hittük.” – mondja Currie.

Balra: az LkCa 15-ről készített 2017. szeptember 7-i SCEXAO/CHARIS-felvételen jól látszik a két fényív. Középen: a két részből álló korong modellje, ami magyarázza a két ívet. Jobbra: egy másik modell, amely azt mutatja, milyen lenne a SCEXAO/CHARIS-felvétel, ha a legbelső ív helyett több bolygó keringene az LkCa 15 körül. (Forrás: Thayne Currie et al. / Astrophysical Journal Letters 2019)

Kate Follette (Amherst College), aki hidrogén-alfa emissziós képeket készített a rendszerről, egyetért abban, hogy az adatok legalább egy bolygókezdeményt igazolnak. „Nehéz lenne azt állítani, hogy nincsenek bolygók benne, csupán az a kérdés, hogy hol vannak, és közvetlenül vagy közvetett módon tudjuk azonosítani őket. Ez a tanulmány csupán a kirakós egy újabb darabja. Annyit biztosan tudunk ezekről a bolygórendszerekről, hogy rendkívül bonyolultak.” – mondja. Follette szerint a megoldást a jövő közvetlen képalkotó eszközei fogják elhozni.

A Nasmyth IR platformra szerelt SCEXAO a középen látható, fekete és fehér panelekből álló háromszintes műszer. A vörös színű CHARIS a kép jobb oldalán van. (Forrás: Subaru)

Az LkCa 15-höz hasonló távoli csillagok tanulmányozása jól mutatja, milyen fontos a legújabb technológiák használata. A technikai lehetőségek pedig egyre jobbak. „Folyamatosan fejlesztjük a SCEXAO-t. Reméljük, hogy néhány év múlva már a maximális teljesítménnyel fog működni.” – mondja Currie. A SCEXAO fejlesztései lehetővé tehetik a csillagászoknak, hogy halvány, a Jupiterhez hasonló bolygók mozgását is észleljék az LkCa 15 korongja előtt. Végül a SCEXAO utódja, a Planetary Systems Imager elfoglalja majd a helyét a hawaii 30 méteres teleszkópon, hogy még halványabb, még kisebb tömegű, Marshoz hasonló bolygókat találjon az LkCa 15-höz hasonló csillagok körül.

„És ez még nem a történet vége.” – mondja Burgasser. „Az LkCa 15 kivételes rendszer. Még több kutatást fogunk végezni rajta, hogy megtudjuk, vannak-e formálódó bolygói vagy sem.”

* Az LkCa 15b jelű protobolygóról itt írtunk 2011-ben.

Forrás: Sky & Telescope

 

Hozzászólás

hozzászólás