Szabad szemmel is láthatjuk a Föld testvérének csillagát

A Kepler-űrtávcső négy éven át gyűjtötte a Naprendszeren kívüli bolygókra vonatkozó adatokat. Ezek alapján a csillagászok kiszámították, hogy a Naphoz hasonló csillagok közül minden ötödik körül kering Föld méretű bolygó a lakható zónában, vagyis ott, ahol lehetséges az általunk ismert élet.

A NASA Kepler-űrtávcsöve a nyár végén felmondta a szolgálatot, legalábbis eredeti feladatát már nem tudja teljesíteni: giroszkópjai hibája miatt már nem tud az exobolygók felderítéséhez szükséges pontossággal a vizsgált égboltterület csillagaira állni. Ahhoz azonban négy év alatt elegendő adat gyűlt össze, hogy a csillagászok néhány merész becslést tehessenek a Tejútrendszer százmilliárd csillaga körül keringő bolygókra, elsősorban a potenciálisan lakható égitestekre vonatkozóan.

A Kepler-űrtávcső négy éven át követte közel 150 ezer csillag parányi fényváltozásait. A távcső irányzórendszere a nyáron elromlott, az összegyűjtött adatok azonban igazi kincsesbányát jelentenek a csillagászoknak Forrás: NASA/Ames/JPL-Caltech

A Kepler adatainak statisztikai elemzése alapján a berkeleyi Kaliforniai Egyetem és a Hawaii Egyetem csillagászai arra a következtetésre jutottak, hogy nagyjából minden ötödik, a Naphoz hasonló csillag körül keringenek olyan, a Földhöz hasonló méretű bolygók, amelyek felszíni hőmérséklete alkalmas az élet számára. Eszerint a hozzánk legközelebbi ilyen bolygó várhatóan mindössze 12 fényévre lehet tőlünk, így csillaga szabad szemmel is látható.

Alig két évtized telt el az első Naprendszeren kívüli bolygó felfedezése óta. Két évtized alatt bebizonyosodott, hogy a legtöbb csillagnak van egy vagy több bolygója. Megtudtuk, hogy a Földhöz hasonló nagyságú bolygók is viszonylag gyakoriak, bár többségük az élet számára túl forró, mert nagyon közel kering a csillagához. A kutatók a legújabb eredményeiket a Proceedings of the National Academy of Sciences című szakfolyóirat legfrissebb számában jelentették meg.

Nem mind arany, ami fénylik

Andrew Howard, a Hawaii Egyetem Csillagászati Intézetének munkatársa azonban arra hívja fel a figyelmet, hogy a közvélekedéssel ellentétben a Földhöz hasonló méret nem azonos a lakhatósággal. A NASA számára mégis fontos eredmény a most megállapított bolygógyakoriság, mert egyszerűsíti a Kepler munkáját folytató jövőbeli űrtávcsövek küldetésének tervezését, hiszen látjuk, hogy bőven vannak az égen további vizsgálatra érdemes bolygók.

Ezeknek a bolygóknak a légkörét nem ismerjük, felszínük ábrázolása a rajzon csupán a fantázia szüleménye. A tanulmány szerzői rámutatnak, hogy a Földhöz hasonló méret önmagában nem elég a lakhatósághoz Fotó: NASA, University of Puerto Rico

Ugyanakkor a kutatók hangsúlyozzák, hogy a Földhöz hasonló méret és pálya együttesen sem elegendő ahhoz, hogy egy bolygót lakhatónak tekintsünk, még akkor sem, ha az a csillag körüli lakható zónában kering, tehát felszíne nem túl forró, de nem is túl hideg az élet számára. „Egyeseket vastag légkör vehet körül, ami a lakható zónában keringő bolygó felszínét annyira felforrósíthatja, hogy a DNS-hez hasonló bonyolult molekulák nem jöhetnek létre” – mondja Geoffrey Marcy, a kutatócsoport egyik tagja, a berkeleyi Kaliforniai Egyetem professzora. A közelmúltban azonban felcsillant a remény, miszerint a bolygók egy része kőzetekből állhat, vagyis víz lehet a felszínükön, és otthont adhatnak az életnek. Marcy és kollégái ugyanis a Kepler adatai között olyan bolygóra bukkantak, amelyiknek a sűrűsége hasonló a Földéhez, tehát feltételezhető, hogy kőzetekből és vasból áll. Apró szépséghiba, hogy a bolygó felszíni hőmérséklete 2000 kelvin, tehát túl forró az élet számára.

Átvonuló bolygók

A Kepler-űrtávcső 2009-től az égbolt kiválasztott területének közel 150 ezer csillagát figyelte, négy éven keresztül, 30 percenként, hátha átvonul valamelyik előtt egyik bolygója, század százaléknyi fényességcsökkenést okozva. Négy év alatt 3000 bolygójelöltet találtak, de ezek között sok a gázóriás és a csillagához közeli, nagyon forró exobolygó. Most, hogy a Kepler már nem működik, a kutatók a Keck-távcsövekkel vizsgálják meg a Kepler minél több célcsillagát, hogy színképükből kiszámítsák előbb a csillag, majd az előtte átvonuló bolygó átmérőjét. Így próbálják meg kiszűrni a Földhöz hasonló exobolygó-jelölteket.

A Kepler-22b a lakható körülmények zölddel jelzett zónáján belül kering csillaga körül Forrás: NASA/Ames/JPL-Caltech

A Kepler célcsillagai közül elsősorban arra a 42 ezerre kíváncsiak, amelyek a Naphoz hasonlóak, vagy egy kicsit kisebbek és hidegebbek. Ezek körül a Kepler 603 bolygójelöltet talált, de közülük csak 10 akkora (legfeljebb kétszer akkora), mint a Föld. A csoport a saját definíciója szerint azokat a bolygókat tekinti lakhatónak, amelyek legalább egynegyedszer, de legfeljebb négyszer annyi sugárzó energiát kapnak csillaguktól, mint a Föld a Naptól.

Exobolygó-népszámlálás

A mostani tanulmányt közlő kutatók módszere abban különbözött a korábbiaktól, hogy a Kepler-adatokat statisztikai elemzésnek vetették alá. Ellenőrzésképpen hamis bolygókat vittek be a modelljükbe, mert arra voltak kíváncsiak, hogy ezek közül mennyit talál meg a szoftverük. Az eredményekből következtetni tudtak a Kepler által fel nem fedezett, de a vizsgált csillagok körül létező exobolygók számára. Ebből és a Földről nézve fedést nem okozó (mert nem megfelelő pályasíkban keringő) bolygók becsült számából jutottak arra a következtetésre, hogy a Tejútrendszer Naphoz hasonló csillagai 22 százalékának van a lakható zónájában keringő, Föld méretű bolygója. Végső soron ennek az eredménynek a megszerzése volt a Kepler küldetésének legfőbb célja, vélik a kutatócsoport tagjai.

A Kepler látómezője az éjszakai égboltra rajzolva Forrás: NASA/Kepler Mission/Wendy Stenzel

A kutatásuk során talált összes potenciálisan lakható bolygó K színképtípusú, tehát a Napnál valamivel kisebb és hűvösebb csillagok körül kering. Eredményeik azonban a G színképtípusú csillagokra is extrapolálhatók. Úgy gondolják, hogy ha a Kepler megérte volna kiterjesztett küldetése végét (7 és fél éves működési idő), akkor ténylegesen sikerült volna G típusú csillagok közül is Föld méretű bolygókat kimutatni.