Új módszer az exobolygó-kutatásban

A Hubble-űrtávcső kivételes képességei lehetővé tették, hogy korábban nem alkalmazott asztrometriai módszer segítségével precízen megmérjék egy Naprendszeren kívüli bolygó tömegét.

Fantáziarajz exobolygókrólSTSCI

A Gliese 876 jelzésű vörös törpecsillag 1998-ban felfedezett második, távolabbi kísérőjének (Gliese 876b) tömegét korábban 1,9 és kb. 100 Jupiter-tömeg között becsülték. A Hubble méréseivel ez a tartomány alaposan leszűkült: az exobolygó tömege a Naprendszer legnagyobb bolygója, a Jupiter tömegének 1,89-2,4-szerese.

A méréshez azt az érzékelő-rendszert használták, amelynek segítségével beállítják és stabilizálják a Föld kerül keringő obszervatórium pozícióját (Fine Guidance Sensors). E finom műszerekkel sikerült asztrometriai módszerrel is kimutatni a Gliese 876 esetében azt a kis "rángatózást", amelyet a csillag kísérőjének gravitációs hatása okoz. (Maga a kísérő közvetlenül a Hubble számára sem látható.) Ez az első eset, hogy egy exobolygó tömegét közvetlen asztrometriai észlelés segítségével határozták meg.

Exobolygó-vadászat

A szakemberek az exobolygó-keresésnél általában a radiális sebességváltozás megfigyelésének módszerét alkalmazzák, amelynek során a Naphoz hasonló csillagok színképének kis mértékű eltolódásait vizsgálják. A bolygó gravitációs vonzása által kismértékben rángatott csillag ugyanis egyszer közeledik a Földhöz, utána pedig távolodik tőle, s ez a Doppler-hatáson keresztül az objektum színképvonalait váltakozva a kék illetve a vörös hullámhossz-tartomány felé tolja el. Az apró elmozdulások pontos ismeretében pedig megbecsülhető a bolygó tömegének alsó határa anélkül, hogy közvetlenül megfigyelnék azt.

A Gliese 876b csupán a második exobolygó (a HD 209458 rendszere után), amelynek sikerült pontosan meghatározni a tömegét. Most, hogy az asztrometriai módszer használhatónak bizonyult, számos további exobolygó tömegét lehet pontosítani.

Az észleléseket George F. Benedict és Barbara McArthur (University of Texas at Austin) végezték. Beszámolójuk az Astrophysical Journal Letters 2002. december 20-ai számában jelenik meg. A mérés pontosságára jellemző, hogy a csillag mozgásában mindössze 0,5 milliívmásodperces "kilengéseket" kellett észrevenniük.

A bolygó tömegének felső határát azért lehetett pontosítani, mert az asztrometriai megfigyelések alapján kiderült: pályájának síkja közel egybeesik látóirányunkkal (azaz "oldalról" látunk rá a keringési síkjára). Ha nem ismerjük a pálya síkját, akkor jóval nagyobb felső mérethatárt kell adnunk, mert szélsőséges esetben - amikor merőlegesen látunk rá a pályasíkra - még nagy tömegű kísérő sem okoz a színképvonalakban jól érzékelhető mozgást.