A Földnél mindössze másfélszer nagyobb bolygót fedeztek fel

A Földnél mindössze másfélszer nagyobb átmérőjű Naprendszeren kívüli bolygó felfedezését jelentette be hétfőn este a NASA. Jelenleg ez a Földhöz leginkább hasonló méretű távoli planéta, de a csillagához való szoros közelsége miatt nem alkalmas az általunk ismert élet hordozására. Észlelése azonban bizonyítja, hogy az "exoföldek" keresésének technikája már működik.

"A Kepler-10b jelű planéta felfedezése fontos mérföldkő a Földhöz hasonló távoli bolygók keresésben" - mondta Douglas Hudgins, a Kepler-távcső munkatársa. Az űrtávcső eredményeiről hétfőn este tartott sajtótájékoztatón bejelentették az eddigi legkisebb, Naprendszeren kívüli kőzetbolygó azonosítását, amelyet egy tőlünk 560 fényévre lévő csillag körül fedeztek fel.

A Kepler-10b átmérője mindössze 1,4-szerese a Földének (a Föld átmérője 12 756 kilométer). Egy keringést 0,84 földi nap alatt tesz meg csillaga körül, és több mint 20-szor közelebb van hozzá, mint amekkora távolság a Merkúrt a Naptól elválasztja. A bolygó tömege közel 4,6-szorosa a Földének, átlagos sűrűsége szokatlanul nagy, 8,8 gramm/köbcentiméter - akárcsak például egy vasgolyónak. Összehasonlításként a Föld átlagsűrűsége 5,5 gramm/köbcentiméter. Natalie Batalha (NASA, Ames) és kollégái a Kepler-űrtávcső 2009 májusa és 2010 januárja között rögzített adatai alapján azonosították az égitestet, amelynek jellemzőit később a 10 méteres Keck-távcső segítségével pontosították.

Ígéretes méretei ellenére az új exobolygó nem ideális a földihez hasonló élet számára, mivel rendkívül közel kering csillagához, ezért igen magas a felszíni hőmérséklete: a becslések szerint a csillag felé forduló oldalon 1500 Celsius-fok körüli. A felfedezés azonban bizonyítja, hogy a Kepler képes a Földhöz hasonló méretű exobolygók érzékelésére: az eddig azonosított 8 Kepler-exobolygó között ez az első kőzetbolygó. Ennek alapján több hasonló égitest felfedezésének bejelentése várható, amelyek közül egyesek talán jobb pozícióban lesznek csillagukhoz képest.

Kitörések nehezítenék az életet a törpecsillagoknál

A fenti bejelentéssel közel egyidőben egy másik, szintén exobolygókkal kapcsolatos felismerésről is beszámoltak. Minden korábbinál részletesebb és pontosabb megfigyelés-sorozat eredményeit közölték az Amerikai Csillagászai Társaság Seattle-ben zajló konferenciáján. A kutatómunka keretében 215 000 törpecsillag fényváltozását követték egy héten keresztül, és azt elemezték, milyen viszonyokat biztosíthatnak az égitestek a körülöttük keringő bolygóknak. Összesen közel száz nagyobb kitörést regisztráltak a vizsgált csillagoknál, amelyek gyilkos sugárzással áraszthatják el a körülöttük keringő bolygókat.

Mint arról korábban beszámoltunk, a vörös törpecsillagok a leggyakoribbak a Világegyetemben, és ennek megfelelően ezek körül is keringhet a legtöbb bolygó. Nagy kérdés, hogy ezek a csillagok milyen viszonyokat biztosítanak az exobolygóknak, illetve rajtuk az estleges élet kifejlődésének, fennmaradásának. Mivel az ilyen csillagok tömege és energiakibocsátása sokkal kisebb a mi Napunkénál, ezért ahhoz, hogy egy ilyen csillag körüli, a Földünkhöz hasonló bolygón elég meleg legyen a folyékony vízhez, a planétának közel kell mozognia a csillagához.

A kis távolság miatt a központi csillag és bolygója között ébredő árapályerők idővel kötötté teszik a planéta mozgását. Ennek megfelelően a bolygó mindig ugyanazt az oldalát fordítja csillaga felé, miközben kering körülötte. A helyzet a Hold esetéhez hasonló, amely mindig ugyanazt az oldalát mutatja a Föld felé. Az ilyen exobolygókon ezért örökké tart a nappal és az éjszaka, egyik felüket folyamatosan, a másikat pedig soha nem éri napjuk sugárzása. Ennek megfelelően szélsőséges forróság lehet a nappali és nagy hideg az éjszakai féltekén, ami kedvezőtlen az élet számára. Ugyanakkor észleltek már olyan kötött mozgású exobolygót is, amelyen az erős légköri szelek megakadályozták a szélsőséges hőmérsékleti viszonyok kialakulását, és a meleget egyenletesen elosztották rajta.

De nem ez az egyetlen komoly kérdés az ilyen törpecsillagoknál. További gond, hogy sok kitörést, heves anyagkidobást produkálnak, és ekkor erős ultraibolya-, röntgen- és töltöttrészecske-sugárzás éri a hozzájuk közeli bolygót. A kitörések pedig elfújhatják, elpusztíthatják a planéta légkörét. Légkör hiányában nincsenek felszíni óceánok, és talán a földihez hasonló élet sem jelenik meg az ilyen égitesten.

Fantáziarajz egy heves kitöréseket produkáló törpecsillagról és bolygójáról (NASA, ESA, G. Bacon, STScI)

Kellemetlenek a viszonyok a törpecsillagok bolygóin

A Rachel Osten (STScI) és Adam Kowalski (University of Washington, Seattle) által készített legújabb és eddigi legrészletesebb felmérés alapján egy-egy ilyen robbanás során egy átlagos atombomba felrobbanásánál több mint 100 milliószor nagyobb energia szabadul fel. A hétnapos megfigyeléssorozat alapján nem csak fiatal korukban produkálnak sok ilyen kitörést ezek a törpecsillagok, volt olyan közöttük, amely több milliárd évesen is így viselkedett.

Egy-egy kitörés 15 percig tartott, amelynek során a csillagok sugárzása akár 10%-ot is emelkedett. Ezek a kitörések egyébként sokkal nagyobbak, mint amilyeneket Napunk produkál. Összehasonlításként érdemes még megjegyezni, hogy a Nap teljes energiakibocsátása 0,1%-nyit változik a napfoltciklus során, és ennek a csekély ingadozásnak a hatása is kimutatható például a növényzet esetében. A felmérés alapján az intenzív és gyakori kitöréseket produkáló törpecsillagok között gyakoriak a viszonylag gyorsan forgó égitestek, a fényességüket hosszabb időskálán is változtatók, valamint olyanok, amelyek erős mágneses terekkel és hatalmas csillagfoltokkal bírnak.

Az eredmény ugyanakkor arra is utal, hogy a törpecsillagok ilyen "veszélyes" viselkedését korábban enyhén túlbecsülték, az új statisztikák alapján közel 15-ször ritkábban történnek nagy robbanások rajtuk, mint eddig feltételezték. Mindennek ellenére viszonylag kellemetlen viszonyok uralkodhatnak egy törpecsillag bolygóján.

Az újabb exobolygó-felfedezésekkel kapcsolatban Kiss Lászlót, az MTA Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének igazgatóhelyettesét kérdeztük, aki a Lendület program támogatásával kapcsolatban hazánkban működő exobolygókutató-programot vezeti.

[origo]: A napjainkban talált exobolygóknak közel hány százaléka hasonló vagy kisebb tömegű a Neptunusznál?

A fedéseiknek köszönhetően pontos tömeggel ismert exobolygók átlagosan fél-kétharmad Jupiter tömegűek. Ez jelzi, hogy a Jupiternél hússzor kisebb tömegű Neptunuszhoz hasonló exobolygók egyelőre igen ritkák. A csillaguk mozgásváltozásából kimutatott exobolygók is hasonló tömegeloszlást mutatnak, azaz az összes ismert exobolygónak mindössze néhány százaléka hasonló vagy kisebb tömegű a Neptunusznál.

Az ilyen kisebb tömegű bolygók pályaelemei különböznek-e karakterisztikusan a korábbi Jupiter típusúakétól?

Mivel ezeket a kisebb tömegű bolygókat jellemzően a csillagukhoz közelebb találták, ezért például hiányoznak közülük az erősen elnyúlt pályájú, nagyon excentrikus bolygók. De a kis számú mintából még nehéz kihámozni a pontos különbségeket a bolygótömegek függvényében.

A kis tömegű csillagokat eddig mennyire tekintették aktívabbaknak életük elején, mint a Napot? És ennek mi lehet az oka?

A fiatal és kis tömegű csillagok gyakran erős mágneses aktivitás forrásai, amit a belsejükben zajló energiaterjedési folyamatok különbözősége magyaráz. Napunkhoz képest a mágneses terek létrehozásában döntő szerepet játszó konvektív zóna kiterjedtebb, ami magyarázatot ad a nagy energiafelszabadulással járó kitörések kialakulására. Egy kis tömegű vörös törpe környezete potenciálisan barátságtalan hely egy körülötte keringő bolygó feltételezett életformáinak.