Nagy a tolongás az eddigi legnépesebb bolygórendszerben

Egyszerre hat távoli bolygót azonosítottak egyetlen csillag körül a Kepler-űrtávcsővel. A hatból öt planéta igen kis térfogatot foglal el a csillaga körül: sokkal sűrűbben sorakoznak egymás mellett, mint a mi bolygóink a Naprendszerben

A NASA szerda esti bejelentései között - amelyek közül a hatvannyolc Földhöz hasonló bolygójelölt a legizgalmasabb - van egy eddig példátlanul sok bolygóból álló rendszer is. Ezek egy tőlünk 2000 fényévre lévő csillag, a Kepler-11 körül keringenek - olvasható a Nature február 3-i számában. Jack Lissauer (NASA AMES) és kollégái a Kepler-űrtávcső megfigyeléseire alapozzák felfedezésüket. A rendszer érdekessége, hogy a Földünknél nem sokkal nagyobb planétát is tartalmaz, központi csillaga a Napunkhoz hasonló égitest, bolygói pedig szokatlanul sűrűn helyezkednek el egymás mellett.

A Kepler-11 jelű csillag körüli talált hat bolygó pályája a várakozásoknak megfelelően egy síkban található. Közülük az öt belül mozgó égitesten egy év hossza (amíg egyszer megkerülik csillagukat) 10 és 47 földi nap közötti. Az exobolygók távolsága a csillagtól 0,09 és 0,25 CSE közötti - egy CSE azaz, csillagászati egység a Föld átlagos naptávolságát, 150 millió kilométert jelöli. Érdemes megjegyezni, hogy a Merkúr 0,38 CSE-re kering a Naptól, tehát mind az öt planéta igen kis térfogatot foglal el a Kepler-11 körül, és sokkal sűrűbben sorakoznak egymás mellett, mint a mi bolygóink a Naprendszerben.

A most azonosított planéták a legkisebbek azon exobolygók közül, amelyeknek méretét és tömegét egyaránt sikerült megállapítani. A Kepler-11 belső öt bolygójának tömege a Földének 2,5 és 13,5-szerese közötti, átmérőjük pedig bolygónkénak 1,9-4,5-szerese közé esik. Sűrűségük 0,7 és 3,1 gramm/köbcentiméter közötti - tehát nem pont olyan sűrű kőzetbolygók, mint a Föld (5,5 gramm/köbcentiméter), de a legbelső, a Kepler-11b anyagának jelentős része kőzet lehet. A rendszer külső, hatodik bolygója a belső öt égitesttől viszonylag messze, a központi csillag körül 0,46 CSE-re kering, 118 naponta megtéve egy fordulatot. Ez a Földnél mintegy 3,6-szor nagyobb égitest, tömegére csak felső határt sikerült megállapítani, amely kevesebb mint 300-szorosa a Földének. Ha az égitest a Naprendszerben volna, a Merkúr és a Vénusz között mozogna.

A Kepler által most talált bolygók (alsó sor) kisebb méretűek, mint a legtöbb korábban azonoított exobolygó. Az égitestek alatti szám a sugarukat mutatja a Föld sugarának egységében. A kép nagyméretű vűltozatának letöltése (NASA)

A most felfedezett exobolygók összetételére sűrűségük és tömegük alapján, elméleti modellek segítségével lehet következtetni. A hat égitest tömeg/sűrűség diagramja látható az alábbi grafikonon, néhány további planétával kiegészítve. Az exobolygók paramétereit és pozícióját ellipszisek jelzik, mivel ezek csak bizonytalanul ismertek. A szín az adott exobolygó felszíni, illetve jellemző légköri hőmérsékletére utal, ahol a piros 2000, a sárga 1400, a kék 600-700 kelvin hőmérsékletet jelöl. Látható, hogy a hőmérsékleti értékek magasabbak az eddig azonosított, Földünkhöz hasonló tömegű exobolygóknál, mint ami a mi bolygónkra jellemző, ahol 290 kelvin körüli ez az érték.

A Kepler-11 bolygóinak és néhány további planéta sugár/tömeg diagramja. Az ábra nagyméretű változatának letöltése (NASA)

Az ábrán a görbék a modellek által előrejelezett tömeg/sugár értékeket mutatják eltérő bolygótípusoknál. A legalsó görbe a Földünkhöz hasonló égitestek esetét mutajta, felfelé haladva a második vonal a kizárólag H₂O-ból álló bolygókat jelzi, a felső kettő vonal pedig egyéb összetételű, magjuk körül hidrogént és héliumot tartalmazó bolygók paramétereit mutatja.

Mindezek alapján a Kepler-11d, e és f jelű exobolygók az Uránuszhoz és Neptunuszhoz hasonló összetételű égitestek lehetnek, anyaguk jelentős részét H₂O alkotja, és azt kívülről egy hidrogén-hélium légkör burkolja. A legnagyobb sűrűséget a b és c jelű exobolygók mutatják a rendszerben, de még ezek sűrűsége is elmarad a Föld sűrűségétől. A b és c exobolygó emellett kissé nagyobb és nehezebb a mi bolygónknál.

Magyar exobolygó-kutatók

A Naprendszeren kívüli planéták keresésében és megismerésében Magyarország is részt vesz. A Bakos Gáspár által vezetett, exobolygókat kereső amerikai-magyar HATnet program már 11 Naprendszeren kívüli planétát azonosított. A magyar ötlet alapján készült távirányítású robotteleszkóp-rendszer műszereit Magyarországon tervezte és építette Sári Pál, Papp István és Lázár József (Magyar Csillagászati Egyesület) Bakos Gaspár (korábban MTA KTM CSKI, ma Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) vezetésével.

A Lendület Fiatal Kutatói Program keretében Kiss László indított az exobolygók megismerését célzó munkát Magyarországon, a Magyar Tudományos Akadémia támogatásával. A hazai exobolygó kutatócsapatot 2011-ben Fűrész Gábor erősíti, aki az OTKA-NKTH-Mobilitás pályázat segítségével látogat Magyarországra. Akárcsak Bakos Gáspár, ő is a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics munkatársaként kezdte tevékenységét az USA-ban, ahol főleg nagyobb távcsövek fejlesztésével, modernizálásával foglalkozott, és hasonló témakörben fogja segíteni a hazai szakembereket az itthoni, exobolygókat vizsgáló műszerpark és technológia feljavításában.

Eddig kevés olyan rendszert ismerünk, amelyben egy bolygónál többet sikerült azonosítani, pedig a bolygórendszerek feltehetőleg több tagot számlálnak. Az eddig felfedezett rendszerekben valószínűleg a legnagyobb és legkönnyebben azonosítható égitestekre akadtak, bár sok további planéta kering még a közelükben észrevétlenül. Az 55 Cancri körül öt exobolygót találtak korábban, mostantól azonban a Kepler-11 tartja a rekordod hat kísérővel.

A Kepler-űrtávcsővel eddig már több mint ezer olyan "bolygó gyanúsítottat" találtak, amelyek ígéretesek, de pontos mibenlétüket egyelőre nem sikerült bizonyítani. A bizonyításhoz idő kell, mivel több keringés után lehet csak biztosan megállapítani, valóban exobolygó okozta-e a fedéseket. A még nem bizonyított, de "gyanús" megfigyelésekről a szakemberek feltételezése alapján közel 90%-ban ki fog derülni, hogy valóban exobolygók. Ezzel az ismert Naprendszeren kívüli planéták száma megduplázódhat a közeljövőben.

A most bejelentett felfedezés jól mutatja, hogy a Kepler nem csak egy-egy új égitest azonosításában nyújt segítséget, hanem az exobolygó rendszerek egészéről, azok fejlődéséről, az égitestek kölcsönhatásairól is új ismereteket adhat. Emellett ismét kiderült, hogy a Kepler-űrtávcső viszonylag kisméretű exobolygók azonosítására is képes - ami az első, Földünkhöz valóban hasonló égitest felfedezéséhez szükséges.