Felfedezték az első Föld méretű távoli bolygókat

Megvan a régóta várt felfedezés: a Kepler űrtávcső Föld méretű bolygókat talált a Naprendszeren kívül. Az égitestek egy Naphoz hasonló csillag körül keringenek, és szilárd felszínük van, de életet valószínűleg nem hordoznak.

Töretlen a csillagászat fejlődése a Naprendszeren kívüli bolygók, más néven exobolygók kutatásában. Csak két hete jelentették be, hogy a Kepler űrtávcsővel először találtak a Földnél nem sokkal nagyobb bolygót, egy úgynevezett szuperföldet az élet számára alkalmas zónában. A Kepler-22b jelű égitest jelenleg az egyik legesélyesebb jelölt arra, hogy a miénkhez hasonló életet találjanak rajta.

December 20-án újabb mérföldkőnek számító eredményt jelentett be a NASA: két olyan bolygót fedeztek fel, amely már valóban Föld méretű. A bejelentés már csak idő kérdése volt, mert a Kepler űrtávcső által legalább egyszer megfigyelt, de további megerősítésre szoruló exobolygójelöltek között 207 olyan objektum van, amely Földünkhöz hasonló méretű. Ezek közül erősítették meg kettőnek a létezését. A bolygók a Kepler-20 jelű, Naphoz hasonló csillag körül keringenek.

"Igen, ezek a bolygók biztosan léteznek" - mondta az [origo]-nak telefonon Francois Fressin (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), a kutatócsoport vezetője. "Ezek az elsőként bejelentett Föld méretű exobolygók."

"Ez az egyik cél, amelyre vártunk" - mondta az [origo]-nak Fűrész Gábor, az MTA Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének munkatársa (aki jelenleg a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics vendégkutatója). "A 2009-ben felbocsátott Kepler űrtávcső teljesen új korszakot nyitott az exobolygók kutatásában. Nemcsak hogy százával, sőt ezrével sikerült bolygójelölteket kimutatni 2011-ben, de ezek közül is egyre több Föld-szerű bolygót katalogizálnak."

Szentjánosbogarak a világítótoronynál

Egy ilyen távoli bolygó megfigyelése nagyon kemény feladat: mintha Ciprus szigetéről kellene megpillantani egy Gibraltáron lévő világítótorony körül repkedő szentjánosbogarat. Éppen ezért építették meg a Kepler űrtávcsövet.

"A két új bolygót is a Kepler ultraprecíz űrfotometriai adatainak részletes elemzésével lehetett kimutatni. Valójában a központi csillag periodikus elhalványodásait figyelték meg, amelyeket a két bolygó okozott. A planéták ugyanis a Földről nézve áthaladnak a csillaguk korongja előtt, s emiatt lecsökken a csillag mérhető fényessége" - mondta az [origo]-nak Kiss László, az MTA Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézet tudományos igazgatóhelyettese.

Vagyis az exobolygók felfedezéséhez közvetett módszereket kell alkalmazni: nem magát a távoli planétát, hanem annak hatását figyelik meg. A fenti hasonlatnál maradva: a "világítótorony" fényét mérik folytonosan és nagy pontossággal, ez ugyanis egy nagyon kicsit lecsökken, amikor a szentjánosbogár elrepül a lámpa előtt, és kitakar belőle egy apró részt.

A Kepler űrtávcső úgynevezett okkultációs módszerrel azonosítja a bolygókat. Ennek lényege, hogy amikor egy exobolygó a Földről nézve elhalad saját csillaga előtt, akkor kitakarja korongjának egy kis részét, és ezzel csökken a csillag általunk megfigyelt fényessége

"Ezeket a miniatűr csillagfogyatkozásokat a Föld felszínéről is sokan próbálják elcsípni, sokszor sikerrel, mint például Bakos Gáspár és kollégái. Ám a földi légkör állapotának folytonos változása igen komoly probléma, az egyenetlenül áramló levegő ugyanis folytonos fényváltozást, szcintillációt eredményez. A távoli fényforrások pislákolását csak a világűrből végzett megfigyelésekkel lehet elkerülni. A sokkal pontosabb fényességmérés reményében és a földi exobolygó-kereső programok sikerén felbuzdulva elsőként az Európai Űrügynökség, majd a NASA bocsájtott fel egy-egy különleges űrtávcsövet. A CoRoT- és a Kepler-missziók feladata az volt, hogy több ezer csillagot vizsgáljon apró, ismétlődő fényességcsökkenések nyomát kutatva" - mondta Fűrész Gábor.

Kiss László elmondta: az egyik újonnan felfedezett bolygó 6,1 naponta 82 milliomodrész, a másik közel 20 naponta 101 milliomodrész elhalványodást okoz a csillag fényében. Ez olyan kicsi effektus, amilyet valóban csak a földi légkör hatásaitól mentes űrbéli körülmények között lehet kimutatni.

Az egyikük a Földnél is kisebb

A csillag fényében mért elhalványodások mértéke azonnal megadja a bolygók méretét a központi csillaghoz viszonyítva.

A Kepler adataiból a két új bolygó, a Kepler-20 f és a Kepler-20 e átmérője 1,03 és 0,87 földátmérő, azaz a Földdel lényegében megegyező méretűek. Központi csillagukra gyakorolt gravitációs hatásuk a mai műszerekkel még nem mérhető. Tömegük ezért bizonytalan, ám részletes megfontolások szerint szinte bizonyos, hogy kőzetbolygókról van szó.

A felfedezést bejelentő cikk leginkább arra tért ki, hogy hogyan igazolható egyáltalán létezésük realitása, s részletesebb vizsgálatok magukról a bolygókról majd csak a jövőben lesznek elképzelhetőek.

Valószínűtlen rajtuk az élet

A kutatók a cikkben leírják: elméleti megfontolások alapján a bolygók főleg vasból és szilikátos anyagból állhatnak. Elképzelhető, hogy a csillagától távolabbi bolygónak vízpáralégköre van, de ez további megerősítésre szorul. Az általunk ismert élet szempontjából mégsem ideálisak az új bolygók.

"Igen közel keringenek csillagukhoz, közelebb, mint a Merkúr a Naphoz. A magas felszíni hőmérséklet miatt a folyékony víz jelenléte valószínűtlen a felszínükön" - mondta az [origo]-nak Francois Fressin.

Jöhetnek az igazi exoföldek

"A felfedezés jelentősége többrétű. Először is azt kell hangsúlyozni, hogy a Kepler pályára állítása óta eltelt idő növekedésével jól látszik az egyre nagyobb érzékenység az igazi Föld-típusú bolygókra. Azaz a Kepler kétévnyi űrbéli működése rendkívül stabil, ami előrevetíti a valódi exoföldek felfedezését. Másrészt az is nagyon fontos, hogy a több-bolygós rendszerek, valamint a kisméretű bolygók gyakorisága minden korábbi elképzelést felülmúl. Van tehát okunk az optimizmusra Földünk kozmikus ikertestvéreinek közeljövőben bekövetkező kimutatása kapcsán" - mondta Kiss László.

* * *

További adatok

A két most bejelentett planéta a Kepler-20 jelzéssel ellátott, G8 típusú csillag körül kering. A Kepler-20 a Lant (Lyra) csillagkép területén, a Földtől körülbelül 1000 fényévre található.

Az égitest körül korábban már három bolygót felfedeztek. A két most talált égitest azonosítása a zajos háttérből alig kiemelkedő jelek miatt volt nehéz, létezésüket statisztikai vizsgálatokkal támasztották alá a szakemberek.

A Kepler-20 csillag körül ma ismert exobolygók elnevezése, mérete:
(földsugárban) és keringési ideje (földi napban):
Kepler-20 b, 1,9 földátmérő , 3,7 nap
Kepler-20 c, 3,07 földátmérő, 10,9 nap
Kepler-20 d, 2,75 földátmérő , 77,6 nap
Kepler-20 e, 0,87 földátmérő, 6,1 nap
Kepler-20 f, 1,03 földátmérő, 19,6 nap

Néhány érdekes exobolygó tömeg/átmérő diagramja látható az alábbi ábrán. A sárga és zöld terület a Vénuszhoz, illetve a Földhöz hasonló égitestek helyét jelöli, ebbe a zónába esik a most talált Kepler-20e és -20f jelű exobolygó is. A diagram nem mutatja a felszíni viszonyokat, mindössze az objektumok tömegét és méretét jelzi.

Néhány exobolygó tömeg/átmérő diagramja (Nature)