A csavargó bolygók is úgy keletkeznek, mint a csillagok

A James Webb Űrteleszkóp talált hat újabb “csavargó” bolygót: olyan bolygóméretű objektumot, amely önállóak, nem egy csillag bolygórendszerébe tartozik. Ezek az égitestek egyfajta átmenetet képeznek a bolygók és a csillagok között.

A James Webb Űrteleszkóp segítségével hat valószínűsíthetően „csavargó” bolygót azonosítottak. Ezek olyan égitestek, amelyek bolygószerű tömeggel rendelkeznek, de egyetlen csillag gravitációs vonzáskörébe sem tartoznak. A hat új csavargó egyike egyben az eddig ismert legkisebb ilyen objektum, amely ráadásul porgyűrűt visel maga körül.

E különleges égitestek friss bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a csillagokat létrehozó kozmikus folyamatok egyúttal bolygókat is formálhatnak, amelyek alig nagyobbak a Jupiternél.

„A csillagképző folyamatok határait ostromoljuk – nyilatkozta Adam Langeveld, a Johns Hopkins Egyetem asztrofizikusa és a The Astronomical Journal csillagászati szakfolyóiratban megjelent cikk vezető szerzője. – Vajon ha látunk egy égitestet, amely úgy néz ki, mint a fiatal Jupiter, az a megfelelő körülmények között válhatott volna akár csillaggá is? Ez fontos szövegkörnyezet mind a csillagok, mind a bolygók kialakulásának megértéséhez.”

Illusztráció egy csavargó bolygóról
Fotó: AFP

1000 fényévre lévő csillagködöt figyelt a csúcsteleszkóp

Az eredmények a Webb űrteleszkópnak az NGC1333 jelű fiatal nebulára irányuló részletes megfigyeléseiből adódtak elő. Az NGC1333 egy nagyjából 1000 fényévre, a Perszeusz csillagképben található csillagképző köd. Az Európai Űrügynökség által újonnan közre bocsátott felvételen a fénylő NGC1333 belsejében jól láthatjuk a feltűnően kibontakozó csillagközi port és anyagfelhőket.

A Webb adatai alapján a most felfedezett gázóriások 5-10 Jupiternyi tömegűek lehetnek. Ez azért izgalmas, mert az őket létrehozó folyamatok normálisan náluk jóval nagyobb tömegű csillagokat és barna törpéket szoktak alkotni. A barna törpék egyfajta átmenetet képeznek a bolygók és csillagok között: mivel nem elég nagyok, a hidrogénfúzió sosem indul el bennük, és idővel el is enyésznek.

Kihasználtuk a Webb infravörös tartományban mutatott, minden eddigit felülmúló érzékenységét arra, hogy egy fiatal csillagcsoportosulás leghalványabb tagjait felkutassuk. Arra a csillagászati alapkérdésre keressük a választ, hogy vajon mi lehet a legkönnyebb olyan égitest, amely már a csillagokhoz hasonló módon jön létre

 – magyarázza Ray Jayawardhana, a Johns Hopkins asztrofizikusa és a tanulmány rangidős szerzője. – A jelek szerint a legkisebb önálló égitestek, amelyek csillag módjára keletkeznek, tömegükben átfednek a közeli csillagok körül keringő óriás exobolygókkal.”

A teleszkóppal végzett megfigyelések során nem találtak öt Jupiter-tömegnél kisebb objektumot, holott a műszer érzékenysége ezt lehetővé tenné. 

Ez elég egyértelmű utalás arra – vélik a szerzők –, hogy az ennél a határtömegnél kisebb égitestek inkább bolygó módjára keletkeznek.

„Megfigyeléseink megerősítették, hogy a természet legalább két különböző módon alkot bolygónyi tömegű égitesteket: gáz- és porfelhőkből való kontrakcióval, illetve fiatal csillagok körüli gáz- és porkorongban, ahogy a mi Naprendszerünkben a Jupiter fejlődött” – tisztázza Jayawardhana.

A James Webb által tanulmányozott csillagköd
Fotó: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Scholz,

A legérdekesebb csillag-bolygó hibrid

A most talált fénytelen csillag-bolygó hibrid objektumok legérdekesebbike egyben a legkisebb is, becsült tömege öt Jupiternyi (vagyis a Föld tömegének 1600-szorosa). A körülötte található porkorong arról árulkodik, hogy ez a bolygó minden valószínűség szerint csillag módjára keletkezett, mivel a csillagkeletkezés korai stádiumában az űrbéli por a központi objektum körül szokott örvényleni – fejtette ki Langeveld, aki Jayawardhana csoportjában dolgozik posztdoktor kutatóként.

A porkorongok a bolygóképződésnek is előfeltételei, így a megfigyelések a törpebolygók keletkezésének megértéséhez is hozzájárulhatnak. „Ezek a csillagokhoz képest parányi, de bolygónak óriási objektumok maguk is képesek lehetnek saját bolygók létrehozására – tette hozzá Aleks Scholz, a St Andrews Egyetem asztrofizikusa. – Ezek a gázóriások miniatűr, a mi naprendszerünknél sokkal kisebb léptékű naprendszerek bölcsődéi lehetnek.”

A Webb ürteleszkóp NIRISS műszerének segítségével a csillagászok a fiatal csillagklaszter megfigyelt területének minden objektumáról infravörös spektrumot vettek fel, és 19 ismert barna törpét újraelemeztek. Felfedeztek egy új barna törpét is egy bolygóméretű kísérővel, ami ritka jelenség, és megkérdőjelezi a páros csillagrendszerek kialakulásának jelenleg elfogadott elméletét.

„Valószínű, hogy ez a páros is úgy keletkezett, ahogy a kettős csillagrendszerek: egy összehúzódó anyagfelhő feldarabolódásával – vélekedik Jayawardhana. – Lenyűgöző az a sokféleség, amellyel a természet égitestrendszereket formál, és ez szükségessé teszi a csillag- és bolygókeletkezésre vonatkozó modelljeink finomítását.”

Csavargó bolygó illusztrációja
Fotó: AFP

Hogyan keletkeznek a csavargó bolygók?

Csavargó bolygók keletkezhetnek olyan összehúzódó molekulafelhőkből, amelyek tömege elégtelen a csillagokat tüzelő magfúzió beindításához. Ám képződhetnek úgy is, hogy egy csillag körüli anyagkorongban a gáz és por bolygóféle masszává sűrűsödik, majd – feltehetőleg más környező égitestekkel való gravitációs kölcsönhatások következtében – kilökődik az anyarendszeréből.

Ezek a szabadon mozgó objektumok összezavarják az égitestek osztályozására alkotott hagyományos kategóriáinkat, mivel tömegük egyik oldalról a gázóriásokkal, másik oldalról a barna törpékkel is átfed. És még ha a saját galaxisunk, a Tejútrendszer nem bővelkedik is az ilyen égitestekben, a Webb új adatai arra utalnak, hogy 

a most megfigyelt csillagklaszterben az összes objektum akár 10%-át is kitehetik.

Az elkövetkező hónapokban a kutatócsoport tovább kívánja tanulmányozni e halvány égitestek légkörét, és össze kívánják hasonlítani a náluk nagyobb barna törpékével és a gázóriásokéval. Ezen felül további műszeridőt nyertek el a Webb teleszkópon arra a célra, hogy hasonló, porkoronggal rendelkező objektumokat vizsgáljanak, hátha szemtanúi lehetnek a Jupiter és a Szaturnusz számos holdját idéző mini-bolygórendszerek születésének.